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Atividades antibacteriana e antibiofilme de dois peptídeos helicoidais : PA-MAP 1.9 e ECDBS1R5

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2019.

Main Author: Cardoso, Marlon Henrique e Silva
Other Authors: Franco, Octávio Luiz
Format: Tese
Language: Português
Inglês
Published: 2019
Subjects:
Peptídeos antimicrobianos
Biofilmes
Biofísica
Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/35480
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spelling ir-10482-354802019-09-27T19:47:41Z Atividades antibacteriana e antibiofilme de dois peptídeos helicoidais : PA-MAP 1.9 e ECDBS1R5 Cardoso, Marlon Henrique e Silva Franco, Octávio Luiz Peptídeos antimicrobianos Biofilmes Biofísica Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2019. Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) vêm sendo amplamente investigados, representando uma estratégia promissora no combate a células planctônicas e biofilmes bacterianos multirresistentes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo a caracterização funcional e estrutural de dois PAMs helicoidais com potencial antibacteriano, antibiofilme e antiinfeccioso, denominados Pa-MAP 1.9 e EcDBS1R5. Inicialmente, foi observado que ambos os peptídeos de estudo apresentam atividades contra cepas Gram-negativas e Gram-positivas, susceptíveis e resistentes, sem causar hemólise ou comprometer a viabilidade de linhagens celulares saudáveis proveniente de mamíferos. Em adição, o peptídeo Pa-MAP 1.9 demonstrou atividade deletéria contra biofilmes a baixas concentrações (1,1-3,0 μM), resultando não somente na inibição da formação de biofilmes, como também na erradicação de biofilmes pré-formados por E. coli e Klebsiella pneumoniae KpC+. A atividade antibiofilme para EcDBS1R5 foi também confirmada, uma vez que este peptídeo reduziu o volume e altura de biofilmes de P. aeruginosa pré-formados, comprometendo também a viabilidade de células bacterianas nos biofilmes. Ademais, o potencial anti-infeccioso de EcDBS1R5 foi avaliado, resultando em uma redução de 100 vezes na carga de P. aeruginosa em infecções cutâneas. Ensaios in vivo com o peptídeo Pa-MAP 1.9 ainda estão em andamento. Em contrapartida, o mecanismo de ação de Pa-MAP 1.9 frente a cepas de E. coli foi aqui investigado, sugerindo sua atuação em alvos intracelulares. Além disso, estudos biofísicos mostram que Pa-MAP 1.9 foi mais eficiente na interação com vesículas e membranas aniônicas (bactérias Gram-negativas), em comparação àquelas enriquecidas com colesterol (células de mamíferos). Estruturalmente, ambos os peptídeos foram submetidos a experimentos de dicroísmo circular (DC), revelando a presença de altos conteúdos de α-hélice em ambientes hidrofóbicos e aniônicos, contrário à conformações em random coil observadas em ambientes aquosos. As estruturas tridimensionais desses peptídeos foram detalhadamente estudadas e corroboram os dados de DC, reforçando a preferência conformacional em α- hélice anfipática com regiões terminais flexíveis tanto para Pa-MAP 1.9 quanto para EcDBS1R5 em ambientes que mimetizam membranas bacterianas. Dessa forma, os PAMs helicoidais aqui estudados se mostram promissores candidatos no desenvolvimento de novas ferramentas biotecnológicas contra infecções causadas por células platônicas e biofilmes bacterianos. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF). Antimicrobial peptides (AMPs) have been largely investigated, representing a promising strategy in the combat of multidrug resistant planktonic bacteria and biofilms. Thus, the present study focused on the functional and structural characterization of two helical AMPs with antibacterial, antibiofilm and anti-infective potential, denominated Pa-MAP 1.9 and EcDBS1R5. Initially, it was observed that both peptides present activities against Gramnegative and Gram-positive, susceptible and resistant strains, without causing hemolysis or compromising healthy mammalian cell lines viability. Moreover, the peptide Pa-MAP 1.9 demonstrated deleterious activities against biofilms at low concentrations (1.1-3.0 μM), resulting not only in the inhibition of biofilm formation, but also in the eradication of E. coli and K. pneumoniae KpC+ pre-formed biofilms. The antibiofilm activity for EcDBS1R5 was also confirmed, as this peptide decreased both the volume and height of pre-formed P. aeruginosa biofilms, also compromising the viability of bacterial cells within biofilms. Moreover, the anti-infective potential of EcDBS1R5 was evaluated, reducing 100-times P. aeruginosa counts in cutaneous infections. In vivo assays for Pa-MAP 1.9 are in progress. In contrast, the mechanism of action of Pa-MAP 1.9 toward E. coli was here investigated, suggesting its action on intracellular targets. Moreover, biophysical studies showed that Pa- MAP 1.9 was more efficient in interacting with anionic vesicles and membranes (Gramnegative bacteria), in comparison to those enriched with cholesterol (mammalian cells). Structurally, both peptides were submitted to circular dichroism (CD) experiments, revealing the presence of high α-helical contents in hydrophobic and anionic environments, in contrary to random coil conformations observed in hydrophilic environment. The tridimensional structures of these peptides were studied in detail and corroborate the CD data, reinforcing the conformational preference in amphipathic α-helix with flexible termini for both Pa-MAP 1.9 and EcDBS1R5 in environments that mimic bacterial membranes. Thus, the helical AMPs here studied appear as promising candidates in the development of biotechnological tools against infections caused by bacterial planktonic cells and biofilms. 2019-09-27T19:46:21Z 2019-09-27T19:46:21Z 2019-09-27 2019-03-18 Tese CARDOSO, Marlon Henrique e Silva. Atividades antibacteriana e antibiofilme de dois peptídeos helicoidais: PA-MAP 1.9 e ECDBS1R5. 2019. 119 f., il. Tese (Doutorado em Patologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019. http://repositorio.unb.br/handle/10482/35480 Português Inglês Acesso Aberto A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. application/pdf
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