1
|
Almeida LHDO, Oliveira CFRD, Rodrigues MDS, Neto SM, Boleti APDA, Taveira GB, Mello ÉDO, Gomes VM, Santos ELD, Crusca E, Franco OL, Cardoso MHES, Macedo MLR. Adepamycin: design, synthesis and biological properties of a new peptide with antimicrobial properties. Arch Biochem Biophys 2020; 691:108487. [PMID: 32710881 DOI: 10.1016/j.abb.2020.108487] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/07/2020] [Revised: 06/11/2020] [Accepted: 07/06/2020] [Indexed: 01/04/2023]
Abstract
Antimicrobial peptides (AMP) are molecules with a broad spectrum of activities that have been identified in most living organisms. In addition, synthetic AMPs designed from natural polypeptides have been largely investigated. Here, we designed a novel AMP using the amino acid sequence of a plant trypsin inhibitor from Adenanthera pavonina seeds (ApTI) as a template. The 176 amino acid residues ApTI sequence was cleaved in silico using the Collection of Antimicrobial Peptides (CAMPR3), through the sliding-window method. Further improvements in AMP structure were carried out, resulting in adepamycin, an AMP designed from ApTI. Adepamycin showed antimicrobial activity from 0.9 to 3.6 μM against Escherichia coli, Klebsiella oxytoca, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus strains. Moreover, this peptide also displayed activity against Candida albicans and Candida tropicalis. No toxic effects were observed on healthy human cells. Studies on the mechanism of action of adepamycin were carried out using an E. coli and C. tropicalis. Adepamycin triggers membrane disturbances, leading to intracellular nucleic acids release in E. coli. For C. tropicalis, an initial interference with the plasma membrane integrity is followed by the formation of intracellular reactive oxygen species (ROS), leading to apoptosis. Structurally, adepamycin was submitted to circular dichroism spectroscopy, molecular modeling and molecular dynamics simulations, revealing an environment-dependent α-helical structure in the presence of 2,2,2- trifluoroethanol (TFE) and in contact with mimetic vesicles/membranes. Therefore, adepamycin represents a novel lytic AMP with dual antibacterial and antifungal properties.
Collapse
Affiliation(s)
- Luís Henrique de Oliveira Almeida
- Laboratório de Purificação de Proteínas e suas Funções Biológicas, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Cidade Universitária, 79.070-900, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | | | - Mayara de Souza Rodrigues
- Laboratório de Purificação de Proteínas e suas Funções Biológicas, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Cidade Universitária, 79.070-900, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | - Simone Maria Neto
- Laboratório de Purificação de Proteínas e suas Funções Biológicas, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Cidade Universitária, 79.070-900, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | | | - Gabriel Bonan Taveira
- Laboratório de Bioquímica e Fisiologia de Microrganismos, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 28.013-602, Campo dos Goytacazes, Rio de Janeiro, Brazil.
| | - Érica de Oliveira Mello
- Laboratório de Bioquímica e Fisiologia de Microrganismos, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 28.013-602, Campo dos Goytacazes, Rio de Janeiro, Brazil.
| | - Valdirene Moreira Gomes
- Laboratório de Bioquímica e Fisiologia de Microrganismos, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 28.013-602, Campo dos Goytacazes, Rio de Janeiro, Brazil.
| | - Edson Lucas Dos Santos
- Universidade Federal da Grande Dourados, 79.804-970, Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | - Edson Crusca
- Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, 14.800-060, Araraquara, Sao Paulo, Brazil.
| | - Octávio Luiz Franco
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, 70.790-160, Brasília, Distrito Federal, Brazil; S-Inova Biotech, Universidade Católica Dom Bosco, 79.117-010, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | - Marlon Henrique E Silva Cardoso
- Centro de Análises Proteômicas e Bioquímicas, Universidade Católica de Brasília, 70.790-160, Brasília, Distrito Federal, Brazil; S-Inova Biotech, Universidade Católica Dom Bosco, 79.117-010, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| | - Maria Lígia Rodrigues Macedo
- Laboratório de Purificação de Proteínas e suas Funções Biológicas, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Cidade Universitária, 79.070-900, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
| |
Collapse
|