Contribuição eletrostática e não eletrostática na interação de peptídeos líticos com membranas modelo

Abstract

Peptídeos bioativos são de elevado interesse como substitutos de antibióticos convencionais já que alguns destes apresentam atividade antimicrobiana. Eles são predominantemente catiônicos e tem sido mostrado que sua atividade antimicrobiana é modulada por interações eletrostáticas, hidrofóbicas e por características elásticas das membranas, seu alvo. Neste trabalho analisou-se a importância da carga elétrica líquida (Q) e hidrofobicidade na interação de quatro peptídeos com membranas modelo de caráter aniônico e zwitteriônico utilizando medidas de potencial eletrocinético, dicroísmo circular e espectroscopia de fluorescência. Estes peptídeos denominados mastoparanos apresentam carga liquida de +1 a +4, devido à presença de resíduos ácidos e básicos, foram extraídos do veneno de vespas, três dos quais de espécie nativa da bodiversidade nacional, mostraram intensa atividade antimicrobiana. Nos peptídeos com Q = +1 e +2 predomina o caráter hidrofóbico enquanto nos demais o caráter hidrofílico; o peptídeo com Q = +4 tem sua estrutura resolvida por NMR e devido à alta homologia entre essa seqüência e dos demais se supõe que eles também sejam anfipáticos. A atividade lítica é caracterizada por uma razão [P]/[L] crítica entre as concentrações totais de peptídeo e lipídeo, acima da qual ocorre um processo cooperativo de liberação de corante do interior das vesículas. A razão crítica, a eficiência do vazamento e a cooperatividade mostraram ser dependentes na densidade superficial de carga da vesícula e da carga liquida do peptídeo. Observaram-se razões [P]/[L] críticas da ordem de sub-micromolar tanto em vesícula zwitteriônica quanto em vesícula aniônica. As curvas dose-resposta tornaram-se menos cooperativas com o aumento da carga líquida dos peptídeos, mostrando que a razão crítica aumenta com a carga. Os espectros...

Bioactive peptides are of high interest as substitutes of conventional antibiotics since some of them present antimicrobial action. They are predominantly cationic and it has been shown that their antimicrobial activity is modulated by electrostatic interactions, hydrophobic contributions and the elastic features of the membranes they target. In this work we analyzed the importance of charge and hidrofobicity to the interaction of four peptides with anionic and zwitterionic model membranes using electrokinetics potential, circular dicrohism and fluorescence spectrsocopy. These peptides named mastoparans, have exhibit a net charge ranging from +1 to +4 due to the presence of acidic and basic residues, and three of them, extracted from the venom of wasps native of the brazilian biodiversity showed intense antibacterial activity. The peptides with Q= +1 and +2, are hydrophobic and the other two are hydrophilic. Lytic activity of peptides, accessed by the release of fluorescent dye entrapped in lipid vesicles, showed sigmoid dose-response curves either in zwitterionic or in anionic vesicles with sub-micromolar threshold ratios. The lytic activity was characterized by a threshold [P]/[L] value, above which cooperative dye release takes place. The threshold ratio, the leakage efficiency and cooperativity were found to be dependent on the vesicle surface charge density and on the peptide net charge. Roughly the threshold ratios increase with the peptide net charge and as the net charge increases the dose response curves become less cooperative. Circular dichroism spectra of the peptides in vesicles exhibit two negative dichroic bands at 222 and 208 nm characteristic of helical structure, while they were observed to be random coil in buffer. At peptide and lipid concentrations near the threshold ratio the CD spectra have the... (Complete abstract click electronic access below)