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Química em interfaces: interações de fármacos, peptídios e enzimas com membranas modelo

Processo: 16/00709-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2016
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
Pesquisador responsável:Iolanda Midea Cuccovia
Beneficiário:Bhaskar Manda
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/08166-5 - Química em interfaces: interações de fármacos, peptídios e enzimas com membranas modelos, AP.TEM
Assunto(s):Lipossomos   Micelas

Resumo

Interação de Peptídios Antimicrobianos e Membranas Modelo. Peptídeos antimicrobianos são moléculas que atuam sobre membranas causando perturbações que podem levar à formação de poros transientes ou à remoção de uma parte da bicamada lipídica por meio de uma ação de tipo detergente. Essas moléculas podem ter diferentes tipos de estruturas, sendo que muitos deles apresentam estruturas secundárias predominantemente helicoidais. Estes peptídeos são mais eficientes quando possuem uma natureza anfipática, onde a face catiônica da hélice faz a primeira interação, de natureza eletrostática, com os fosfolipídeos aniônicos da membrana. Em seguida, a face hidrofóbica da hélice promove a inserção do peptídeo na bicamada lipídica, levando à formação de poros ou ao efeito detergente. Uma classe de undecapeptídeos foi desenhada e sua atividade antimicrobiana e a seletividade frente a células de mamíferos foram ensaiadas. O conhecimento da seletividade entre membranas procarióticas e eucarióticas, que tem importância biotecnológica clara, depende do estudo físico-químico detalhado da interação desses peptídeos com bicamadas lipídicas e a investigação de como a composição lipídica pode afetar a seletividade Esse estudo já foi conduzido para o undecapeptídeo BP100, cuja seletividade de ação sobre bactérias em relação à atuação sobre células de mamíferos é elevada.Modificações serão introduzidas na estrutura do peptídeo BP100 com o objetivo de verificar o efeito sobre a atividade e a seletividade. A primeira estratégia será a introdução de uma ciclização entre as extremidades da hélice. Resíduos de alanina e glicina serão inseridos como espaçadores nas regiões N-terminal e C-terminal da hélice e os grupamentos amino e carboxila serão unidos por ligação amida. Alternativamente, grupamentos azida e alcino serão introduzidos nas extremidades da cadeia com os resíduos espaçadores, permitindo a sua união por meio da reação de cicloadição de Click catalisada por Cu(I) em um complemento de metodologia recentemente aplicada para peptídeos dessa classe, mas aqui aplicada para a formação de um ciclopeptídeo. A segunda estratégia é a inserção de um resíduo de cisteína na cadeia da BP100 para possibilitar a formação de uma cadeia homodimérica. A ligação de duas cadeias de BP100 pode levar a um aumento de sua atividade. Estudos com o peptídeo heterodimérico Distinctina, inicialmente isolado da pele do anfíbio anuro Phyllomedusa distincta, mostraram que uma das cadeias pode auxiliar a ancorar a outra cadeia na bicamada lipídica. Portanto, análogos estruturais da BP100 serão sintetizados com a adição de espaçadores e de um resíduo de cisteína para a formação de uma ponte dissulfeto entre duas cadeias idênticas. Será preparado um híbrido de peptídeo e uma molécula fotoativa, da classe das naftalimidas, que são conhecidas por promover danos fotoquímicos a proteínas e a ácidos nucleicos. As naftalimidas quando excitadas apresentam um rendimento elevado de conversão intersistema do estado singleto para o estado tripleto. O estado tripleto das naftalimidas, que apresenta um tempo de vida da ordem de microssegundos em solução a milissegundos, é oxidante e pode levar a formação de cátions radicais do triptofano em proteínas e da base nitrogenada guanina no DNA. O efeito das naftalimidas sobre os lipídeos é menos estudado, mas os ácidos graxos insaturados constituintes de fosfolipídeos são alvos comuns de moléculas oxidantes. A estratégia proposta é a ligação de imidas naftálicas na extremidade amino-terminal da cadeia do BP100 adicionada de resíduos de alanina ou glicina como espaçadores. A ligação será conduzida a partir dos anidridos naftálicos correspondentes em método compatível com a síntese em fase sólida de peptídeos. Pretende-se, assim, promover a foto-oxidação de proteínas integrais de membrana e de lipídeos insaturados enquanto o peptídeo estiver ancorado na bicamada lipídica e deste modo modificar irreversivelmente a membrana. (AU)