Modulatory Effects of Acidic pH and Membrane Potential on the Adsorption of pH-Sensitive Peptides to Anionic Lipid Membrane

Autor(es)

Alvares, Dayane dos Santos ; Martins, Ingrid Bernardes Santana ; Viegas, Taisa Giordano ; Palma, Mario Sergio ; de Araujo, Alexandre Suman ; de Carvalho, Sidney Jurado ; Ruggiero Neto, Joao

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MEMBRANES; v. 11, n. 5, p. 16-pg., 2021-05-01.

Resumo

Anionic lipid membrane electrostatic potential and solution pH can influence cationic peptide adsorption to these bilayers, especially those containing simultaneously acid and basic residues. Here, we investigate the effects of the pH solution on MP1 (IDWKKLLDAAKQIL-NH2) adsorption to anionic (7POPC:3POPG) lipid vesicles in comparison to its analog H-MP1, with histidines substituting lysines. We used the association of adsorption isotherms and constant pH molecular dynamic simulations (CpHMD) to explore the effects of membrane potential and pH on peptides' adsorption on this lipid membrane. We analyzed the fluorescence and zeta potential adsorption isotherms using the Gouy-Chapman theory. In CpHMD simulations for the peptides in solution and adsorbed on the lipid bilayer, we used the conformations obtained by conventional MD simulations at a mu s timescale. Non-equilibrium Monte Carlo simulations provided the protonation states of acidic and basic residues. CpHMD showed average pKa shifts of two to three units, resulting in a higher net charge for the analog than for MP1, strongly modulating the peptide adsorption. The fractions of the protonation of acidic and basic residues and the peptides' net charges obtained from the analysis of the adsorption isotherms were in reasonable agreement with those from CpHMD. MP1 adsorption was almost insensitive to solution pH. H-MP1 was much more sensitive to partitioning, at acidic pH, with an affinity ten times higher than in neutral ones. (AU)

• Processo FAPESP: 15/25620-7 - Interação membrana/peptídeo: propriedades mecânica e eletrostática em sistemas com domínios lipídicos
• Beneficiário: Dayane dos Santos Alvares
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 10/18169-3 - Estudo de processos físico-químicos relacionados à complexação de íons de metais pesados de interesse ambiental por calix[4]arenos utilizando simulações de dinâmica molecular
• Beneficiário: Alexandre Suman de Araujo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/16212-5 - Proteopeptídeos naturais da fauna, flora e microbiota brasileira como potenciais modelos para o desenvolvimento racional de novos fármacos de uso terapêutico: isolamento, elucidação estrutural, síntese química e ensaios de atividade funcional
• Beneficiário: Mario Sergio Palma
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 18/01841-2 - Estudo por Simulação Computacional da Interação entre Polieletrólitos e Macromoléculas
• Beneficiário: Sidney Jurado de Carvalho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 15/25619-9 - Efeito de aminofosfolípides e do pH na atividade interfacial do peptídeo anticâncer Polybia-MP1 e análogos em membranas modelo
• Beneficiário: João Ruggiero Neto
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular