Dissertação/Tese ESTUDOS DE RELAÇÃO ESTRUTURA-ATIVIDADE DO PEPTÍDEO ANTIMICROBIANO HETERODIMÉRICO DISTINCTINA - PPGQ

A Distinctina é um peptídeo antimicrobiano (PAM) heterodimérico originário de anuros da espécie Phyllomedusa distincta, que possui elevada ação antibacteriana, sendo encontrado na forma de um agregado composto por duas moléculas do peptídeo na forma α-helicoidal em ambiente aquoso. Assim como outros PAM, a Distinctina possui um modo de ação possivelmente relacionado a interações com a bicamada fosfolipídica a partir de uma conformação de cadeia aberta. Dessa forma, foi proposto neste trabalho o estudo experimental deste PAM, para a determinação de parâmetros biofísicos relacionados à interação da Distinctina com membranas miméticas. Concomitantemente, foi realizado o estudo teórico, por meio de simulações de Dinâmica Molecular (DM), para a avaliação de propriedades estruturais e do modo de interação desse peptídeo com riqueza de detalhes em nível atômico. Para se realizarem os estudos experimentais, foi feita a síntese das cadeias peptídicas da Distinctina pela estratégia Fmoc de síntese de peptídeos em fase sólida e foi obtido o perfil cromatográfico das cadeias e do dímero formado por meio da união delas. O dímero foi estudado por Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC), em vesículas zwitteriônica e aniônica formadas por fosfolípideos de lecitina de ovo e, lecitina de ovo:POPG 3:1, respectivamente. Em meio zwitteriônico, houve liberação de calor, indicando possível interação, e em meio aniônico ocorreu, inicialmente, absorção de calor e, posteriormente, liberação de energia, evidenciando, portanto, a ocorrência de processos diferentes nos dois sistemas estudados. Foram feitas também simulações de DM, em duplicata, do dímero e tetrâmero, em caixa cúbica de água e, de uma molécula de Distinctina, na conformação cadeia aberta, em ambientes miméticos de POPC e POPC:POPG 3:1. Essas dinâmicas possibilitaram fazer avaliações sobre a ocorrência de modificações de conformações, flexibilidade, número de ligações de hidrogênio na estrutura, densidade de massa de determinados grupos de átomos, energia livre de solvatação, e proximidade do peptídeo com a membrana lipídica ao longo do tempo. Vale ressaltar que com o auxílio da visualização das simulações foi possível inferir, por exemplo, que há desenovelamento e reorganização das cadeias peptídicas da Distinctina em água, e que esse peptídeo possui maior afinidade pela bicamada lipídica de POPC:POPG 3:1.

Distinctin is a heterodimeric antimicrobial peptide (AMP) originating from anurans of the species Phyllomedusa distincta, which has a high antibacterial action, being found in the form of an aggregate composed of two peptide molecules in α-helical form in an aqueous environment. Like other AMPs, Distinctin has a mode of action possibly related to interactions with the phospholipid bilayer from an open chain conformation. Thus, in this work, an experimental study of this AMP was proposed, to determine biophysical parameters related to the interaction of Distinctin with mimetic membranes. Concomitantly, the theoretical study was carried out, through Molecular Dynamics (MD) simulations, to evaluate the structural properties and the interaction mode of this peptide with rich details at the atomic level. In order to carry out the experimental studies, the peptide chains of Distinctin were synthesized by the Fmoc strategy of peptide synthesis in solid phase and the chromatographic profile of the chains and the dimer formed by joining them was obtained. The dimer was studied by Isothermal Titration Calorimetry (ITC), in zwitterionic and anionic vesicles formed by phospholipids of egg lecithin and egg lecithin:POPG 3:1, respectively. In zwitterionic medium, there was heat release, indicating possible interaction, and in anionic medium, heat absorption and, subsequently, energy release occurred, thus evidencing the occurrence of different processes in the two systems studied. MD simulations were also performed, in duplicate, of the dimer and tetramer, in a cubic box of water and of a Distinctin molecule, in the open chain conformation, in POPC and POPC:POPG 3:1 mimetic environments. These dynamics made it possible to make assessments on the occurrence of conformation changes, flexibility, number of hydrogen bonds in the structure, mass density of certain groups of atoms, solvation-free energy, and proximity of the peptide to the lipid membrane over time. It is worth mentioning that, with the aid of the visualization of the simulations, it was possible to infer, for example, that there is unfolding and reorganization of the Distinctin peptide chains in water, and that this peptide has greater affinity for the lipid bilayer of POPC:POPG 3:1.