Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA (33144010003P0)
Aplicações Biológicas de Novos Peptídeos Antimicrobianos
MARCELO DER TOROSSIAN TORRES
TESE
24/08/2018

A resistência de micro-organismos a antibióticos está se tornando um problema cada vez mais relevante, sendo o uso indiscriminado de medicamentos um dos principais catalisadores desse problema. Portanto, são necessárias alternativas para o tratamento de infecções, causadas por micro-organismos resistentes, ou que inibam seu crescimento não conferindo resistência facilmente. Peptídeos antimicrobianos (PAMs) são uma alternativa promissora, devido ao seu amplo espectro de atuação e à versatilidade de seu espaço sequencial, que faz com que eles possam ser explorados para vários fins terapêuticos. No presente trabalho, foram realizados estudos sistemáticos de substituições pontuais para que fossem avaliados pequenos peptídeos catiônicos e anfipáticos, provenientes de veneno de vespas, quanto à sua propensão antimicrobiana. Esse estudo tinha como maior finalidade propor, de forma acessível e simples, uma metodologia para análise direcionada e efetiva das principais propriedades físico-químicas, que são facilmente extraídas desse tipo de moléculas, como características relacionadas à hidrofobicidade, propensão helicoidal e carga líquida positiva, para que fossem definidos condições ótimos para o desenho de análogos com maior atividade antimicrobiana e menor toxicidade. Os peptídeos utilizados nesse trabalho foram sintetizados pelo método da fase sólida, nas estratégias t-Boc e Fmoc, purificados por HPLC e caracterizados por LC/ESI-MS. Para os estudos conformacionais, foi empregada a técnica de CD e, em alguns casos, dinâmica molecular. Os testes biológicos contaram com experimentos de inibição de bactérias, fungos, Plasmodium e células cancerígenas. Além disso, foram realizados ensaios no intuito de avaliar a toxicidade dos peptídeos contra células de mamíferos sadias. Os resultados mostraram que, dependendo da família dos peptídeos avaliados nesse trabalho, determinadas propriedades físico-químicas se destacam e podem ser exploradas a fundo, sendo relevantes não só para a atividade antimicrobiana in vitro e in vivo, como também influenciando na atividade antiplasmodial e anticâncer. A técnica obteve sua validade confirmada quando utilizada em um problema real, sendo tão efetiva quanto técnicas dispendiosas como a de high throuput screening ou geração de bibliotecas de peptídeos, que além de demoradas são custosas; na modulação das principais bactérias comensais do microbioma humano, mostrando até que podem ser encontrados PAMs; além de seletivos e específicos contra determinados gêneros ou espécies de bactérias. Além disso, foi abordado o maior obstáculo para a transição de potenciais moléculas ao mercado, a produção em larga escala. Foi utilizada a expressão recombinante por meio do fungo P. pastoris e, como prevenção à degradação dos PAMs por proteases, foi utilizada a técnica de proteína de fusão. Essa metodologia se mostrou mais eficiente do que as comumente utilizadas para expressão recombinante, como a bactéria E. coli, sendo então uma alternativa promissora para a produção de PAMs em larga escala. Esse tipo de abordagem auxilia no entendimento da contribuição efetiva de determinadas propriedades físico-químicas nas atividades biológicas de PAMs e na sua manipulação direta, para que um dia essa classe tão promissora de moléculas seja, de fato, utilizada como quimioterápicos, tanto em dispositivos quanto diretamente, abrindo novas perspectivas para o tratamento de infecções causadas por micro-organismos.

Peptídeos antimicrobianos;substituições pontuais;relação estrutura-atividade;venenos de vespas;decoralina;polybia-CP
Antimicrobial resistance to antibiotics is becoming serious global health problem and the indiscriminate use of the available drugs contributes to the development of resistance by microorganisms. Therefore, alternatives are needed for the treatment of infections caused by these resistant microorganisms or that inhibit their growth and do not confer resistance easily. Antimicrobial peptides (AMPs) are a promising alternative to combat antimicrobial resistance due to their broad-spectrum and the versatility of their sequence space, which makes them be exploitable for several different purposes as antimicrobials. In the present work, systematic mutagenesis studies were carried out in order to evaluate small cationic and amphipathic peptides from wasp venom as antimicrobial compounds. The aim of this study was to propose, in an accessible and simple way, a methodology for direct and effective analysis of the main physicochemical properties that are readily extracted from this type of molecules, such as characteristics related to hydrophobicity, helical propensity and positive net charge. Thus, making it possible to define optimal ranges of these determinants for the design of analogs with higher antimicrobial activity and lower toxicity. The peptides used here were synthesized by the solid phase method using t-Boc and Fmoc strategies, purified by HPLC and characterized by LC/ESI-MS. For the conformational studies, the CD technique and, in some cases, molecular dynamics were used. Biological tests relied on experiments to inhibit bacteria, fungi, Plasmodium and cancer cells. In addition, assays were made to assess peptides toxicity against healthy mammalian cells. The results showed that, depending on the family of peptides evaluated, certain physicochemical properties are highlighted and can be explored deeply, affecting not only the antimicrobial activity in vitro and in vivo of AMPs, but also influencing on the antiplasmodial and anticancer activities. The validity of this methodology was confirmed against a real problem, being as effective as expensive techniques, such as high throughput screening, in the modulation of the most relevant commensal bacteria from the human gut microbioma. Thus, showing, besides AMPs selectivity, specificity towards certain genera or species of bacteria. In addition, we addressed the most substantial obstacle to the translation of these molecules commercially, the large-scale production. Recombinant expression in P. pastoris was combined with the fusion protein technique for preventing the AMPs degradation by proteases. This methodology proved to be more efficient than those commonly used for recombinant expression, such as the E. coli, and presented itself a promising alternative for the large-scale production of PAMs. This approach helps in understanding the effective contribution of physicochemical properties as determinants in the biological activities of PAMs, and their direct manipulation might lead them to be used as chemotherapeutics, both in devices and directly, opening new perspectives for the treatment of infections caused by resistant microorganisms.
Antimicrobial peptides;single substitutions;structure-activity relationship;wasp venom;decoralin;polybia-CP
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

QUÍMICA
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Banca Examinadora

VANI XAVIER DE OLIVEIRA JUNIOR
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
LUCIANO PUZER Participante Externo
SAULO SANTESSO GARRIDO Participante Externo
GISELLE CERCHIARO Docente - PERMANENTE
FERNANDO HEERING BARTOLONI Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUNDACAO DE AMPARO A PESQUISA DO ESTADO DE SAO PAULO - Bolsa de Doutorado 47
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 13

Vínculo

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Não