Análise das propriedades físico-químicas de peptídeos não-citotóxicos para macrófagos raw 264.7
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Marcelo Henrique Soller Ramada
Artur Santos Miranda
Artur Santos Miranda
Resumo
Peptídeos bioativos, com origem natural ou sintética, desempenham várias funções
biológicas, incluindo atividade antimicrobiana e imunomodulatória. Suas
propriedades físico-químicas, como carga, estrutura e hidrofobicidade, influenciam
seus efeitos biológicos. O desequilíbrio desses atributos pode levar à citotoxicidade
para células hospedeiras, o que é indesejável para aplicações terapêuticas. Por
causa disso, o objetivo principal deste trabalho foi determinar quais os atributos
físico-químicos dos peptídeos bioativos são responsáveis pela sua atividade
citotóxica em modelo de macrófagos murinos. Foram sintetizados 20 peptídeos
bioativos por meio de síntese em fase sólida por estratégia Fmoc, purificados por
cromatografia líquida e identificados por espectrometria de massa MALDI-ToF. As
propriedades físico-químicas dos peptídeos foram determinadas pelo programa
enCrypted, e os resultados foram submetidos ao algoritmo de clusterização K- Means. Os peptídeos foram classificados em 4 grupos distintos, comoevidenciado
por uma Análise de Componente Principal (PCA). A análise de carga e o teste
estatístico ANOVA foram aplicados para identificar as propriedades físico-químicas
que mais contribuíram para a formação dos grupos, que foram: volume e massa
monoisotópica; coeficientes de estrutura secundária; acessibilidade dos resíduos
ao solvente; e porcentagem de resíduos básicos e carregados. Ensaios de MTT
revelaram que o Grupo 0 inclui peptídeos não-citotóxicos. Já os grupos 1, 2 e 3
contêm peptídeos com citotoxicidade confirmada neste estudo (LyeTx1, D e L- ecPis2s) e em outros trabalhos, o que sugere que as propriedades físico-químicas
supracitadas são responsáveis pela separação entre peptídeos tóxicos e não tóxicos. Quanto à quantificação de óxido nítrico, foi observado que os peptídeos
LyeTx1, D-ecPis2s e L-ecPis2s, L-Phes, Lun1 F12A e Schisn3 diminuíram a
concentração de NO, enquanto o peptídeo Lun1 K7A a aumentou. A relação entre
atributos físico-químicos e a atividade imunomodulatória desses peptídeos
necessita de mais investigações. Por fim, neste trabalho determinamos
características físico-químicas que parecem ser fundamentais para determinar a
não-citotoxicidade de um peptídeo bioativo. Ainda, sugerimos que estes atributos
devem ser considerados para o desenho de novos peptídeos não-citotóxicos.
Abstract
Bioactive peptides, whether of natural or synthetic origin, perform various biological
functions, including antimicrobial and immunomodulatory activities. Their
physicochemical properties, such as charge, structure, and hydrophobicity,
influence their biological effects. Imbalance in these attributes can lead to
cytotoxicity to host cells, which is undesirable for therapeutic applications. Because
of this, the aim of this work was to determine which physicochemical attributes of
bioactive peptides are responsible for their cytotoxic activity in a murine
macrophage model. Twenty bioactive peptides were synthesized through Fmoc
solid-phase synthesis, purified by liquid chromatography, and identified byMALDI- ToF mass spectrometry. The physicochemical properties of the peptides were
determined using the enCrypted program, and the results were subjected to the K- Means clustering algorithm. The peptides were classified into four distinct groups, as evidenced by Principal Component Analysis (PCA). Loadings analysis and the
ANOVA statistical test were applied to identify the physicochemical properties that
contributed most to the groups formation, which included volume and
monoisotopic mass, secondary structure coefficients, solvent accessibility of
residues, and the percentage of basic and charged residues. MTT assays revealed
that Group 0 includes non-cytotoxic peptides. Groups 1, 2, and 3, on the other
hand, contain peptides with confirmed cytotoxicity in this study (LyeTx1, D and L- ecPis2s) and in other articles, suggesting that the above-mentioned
physicochemical properties are responsible for the separation between toxic and
non-toxic peptides. As for the quantification of nitric oxide, it was observed that the
peptides LyeTx1, D-ecPis2s, L-ecPis2s, L-Phes, Lun1 F12A, and Schisn3
decreased NO concentration, while the peptide Lun1 K7A increased it. The relation
between physicochemical attributes and the immunomodulatory activity of these
peptides requires further investigation. In conclusion, in this study, we determined
physicochemical characteristics that appear to be crucial in determining the non- cytotoxicity of a bioactive peptide. Furthermore, we suggest that these attributes
should be considered in the design of new non-cytotoxic peptides.
Assunto
Bioquímica e imunologia, Peptídeos, Biofísica, Imunomodulação, Toxicidade
Palavras-chave
Peptídeos bioativos, Desenho de peptídeos, Propriedades físico-químicas, Biofísica, Citotoxicidade, Imunomodulação
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