Evaluación de la actividad antibacteriana y citotóxica de péptidos derivados de la secuencia PfRif (321-340): RYRRKKKMKKALQYIKLLKE

Abstract

La resistencia de los microorganismos a los antibióticos es un problema creciente de salud a nivel mundial, la búsqueda de nuevos antimicrobianos ha venido cobrando cada vez mayor relevancia y los péptidos antimicrobianos (PAMs), de origen natural o sintético, han surgido como una opción terapéutica promisoria. El péptido sintético [A331]-PfRif (321-340) derivado de una proteína de Plasmodium falciparum, es activo contra bacterias E. coli ML35 (CMI 25 µM) pero causa lisis de los glóbulos rojos desde 1,56 µM. Con el fin de identificar péptidos de secuencia corta y actividad selectiva contra bacterias, en este trabajo se evaluó la actividad antibacteriana de péptidos sintéticos cortos derivados de [A331]-PfRif (321-340). Se observó que los péptidos [A331]-PfRif (324-340), [A331]-PfRif (325-340) y [A331]-PfRif (327-340) de 17,16 y 14 residuos respectivamente, son activos contra bacterias E. coli y no son hemolíticos a concentraciones ≤200 µM. Por esto, su índice terapéutico incrementó significativamente (más de 200, 160 y 40 veces, respectivamente), en comparación con el del péptido original [A331]PfRif (321-340) (IT 0,083). El análisis informático y por dicroísmo circular sugiere que la capacidad de asumir una conformación α-helicoidal en ambientes que mimetizan las condiciones del entorno de membranas cargadas negativamente y la presencia de dos lisinas en la cara no polar de la hélice α anfipática son cruciales para la actividad y selectividad de estas secuencias. Aunque las tres secuencias muestran características interesantes, [A331]-PfRif (324-340): RKKKMKKALQYIKLLKE fue el producto de síntesis de mayor pureza, tiene el mayor IT, fue el único activo contra una cepa de P. aeruginosa y adicionalmente presentó efecto sinérgico con Gentamicina; por esto sugerimos a [A331]-PfRif (324-340) como un candidato potencial para su uso como antimicrobiano.

Abstract: Microorganisms resistance to antibiotics is a growing problem of health worldwide, then the search for new antimicrobials has been gaining increasing relevance and antimicrobial peptides (AMPs), of natural or synthetic origin, have emerged as a therapeutic promising option. Synthetic peptide [A331]-PfRif (321-340) which is derived from a Plasmodium falciparum protein, is active against E. coli ML35 bacteria (25 μM MIC) but causes lysis of red blood cells from 1.56 μM. In order to identify peptides having short sequence and selective activity against bacteria, in this work, the antibacterial activity of short synthetic peptides derived from [A331]-PfRif (321-340) was evaluated. It was observed that the peptides [A331]-PfRif (324-340), [A331]-PfRif (325-340) and [A331]-PfRif (327-340) with 17, 16 and 14 residues respectively, are active against bacteria E. coli and are not hemolytic at concentrations ≤200 μM. For this, its therapeutic index increased significantly (more than 200, 160 and 40 times, respectively), compared to that of the original peptide [A331]-PfRif (321-340) (IT 0.083). Bioinformatic analysis and circular dichroism suggest that ability to assume α-helical conformation in environments mimic negatively charged membranes environmental conditions and presence of two lysines in the non-polar face of the amphipathic α-helix are crucial for the activity and selectivity of these sequences. Although the three sequences show interesting characteristics, peptide [A331]-PfRif (324-340): RKKKMKKALQYIKLLKE was the synthesis product having greater purity, highest IT, and the only with activity against a P. aeruginosa stain; additionally presented synergistic effect with Gentamicin. For this, we suggest that the peptide [A331]-PfRif (324-340) is a potential candidate for its use as an antimicrobial.