Peptides and glycotriazole-peptides: synthesis and solid-state NMR investigations of their membrane interactions

Abstract

À beira de uma era pós-antibióticos, causada pelo rápido aumento da resistência desenvolvida por inúmeros patógenos, os peptídeos antimicrobianos estão no centro das atenções em pesquisas, como uma alternativa aos antibióticos convencionais. Além disso, vários estudos mostram que seu mecanismo de ação envolve a ruptura da membrana celular, o que dificulta a resistência microbiana. As ocelatinas são uma família de peptídeos antimicrobianos, que são isolados das secreções cutâneas de anuros do gênero Leptodactylus. Três desses peptídeos, a saber ocelatina-LB1, -LB2 e -F1 apresentam estruturas primárias idênticas dos resíduos 1 a 23 (sequência da Oce-LB1), enquanto a Oce-LB2 contém resíduo extra de Asn e a Oce-F1 resíduos extra de Asn-Lys-Leu em suas porções C-terminal. Apesar de terem estruturas primárias semelhantes, estes aminoácidos extra asseguram diferentes potenciais antimicrobianos e diferentes magnitudes de interação com membranas (-F1>>, -LB1 ≥ -LB2), como provado por vários estudos biofísicos e ensaios biológicos. A modificação sintética de peptídeos naturais, como hilaseptina-P1 (HSP1) e filoseptina-2 (PS-2), pela adição de um resíduo glicotriazólico, tem levado a glicotriazol-peptídeos (GtPs) derivados com atividades antifúngicas bem mais pronunciadas. Assim, a fim de obter informação extra sobre como diferenças sutis nas porções C-terminais das ocelatinas e como a inserção da unidade glicotriazólica interferem nas atividades antimicrobianas e antifúngicas dos peptídeos, neste trabalho são investigadas as topologias de membrana desses derivados peptídicos por espectroscopia de RMN sólidos estáticos. Para tal, os peptídeos foram marcados seletivamente como análogos de resíduos de aminoácido de 15N-Leu ou 15N-Ala e 3,3,3-2H3-Ala durante a síntese dos peptídeos em fase sólida. As ocelatinas foram obtidas como (3,3,3-2H3-Ala-10, 15N-Leu-17)-Oce (-LB1, -LB2 e -F1). Ademais, a modificação sintética para obtenção dos derivados glicotriazólicos marcados dos peptídeos HSP1 e PS-2 foi realizada pela reação de "click" entre o derivado azido per-O-acetilado da glicose e a peptidil-resina contendo resíduo de propargil glicina, tendo-se obtido a (3,3,3-2H3-Ala-8, 15N-Ala-10)-[pOAcGlc-Trz-A1]-HSP1-NH2 e a (3,3,3-2H3-Ala-10, 15N-Leu-15)-[pOAcGlc-Trz-A14]-PS-2. Assim, os respectivos peptídeos e GtPs marcados foram reconstituídos em bicamadas fosfolipídicas mecanicamente orientadas. O efeito exercido pelos peptídeos nas bicamadas lipídicas foi monitorado por espectroscopia de RMN de 31P desacoplada de 1H. Por outro lado, os ângulos de inclinação e de rotação interna dos derivados peptídicos foram obtidos por espectroscopia de RMN de sólidos de 2H e de 15N desacoplado de 1H, juntamente com simulações do respectivos deslocamentos químicos de 15N e desdobramentos quadrupolares de 2H. Até o ponto que sabemos, este trabalho investiga de forma inédita as topologias de interação tanto de glicotriazol-peptídeos quanto de peptídeos da família das ocelatinas. As interações com membranas das ocelatinas foram ainda investigadas em maiores detalhes por calorimetria de titulação isotérmica, espectroscopia de ressonância plasmônica de superfície e por simulações de dinâmica molecular.