Dual antibacterial mechanism of [K4K15]CZS-1 against Salmonella Typhimurium: a membrane active and intracellular-targeting antimicrobial peptide

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Bermudez-Puga, Sebastian ; Dias, Meriellen ; de Oliveira, Taciana Freire ; Mendonca, Carlos Miguel Nobrega ; de Almeida, Sonia Regina Yokomizo ; Rozas, Enrique Eduardo ; do Nascimento, Claudio Augusto Oller ; Mendes, Maria Anita ; de Azevedo, Pamela Oliveira De Souza ; Almeida, Jose R. ; Proano-Bolanos, Carolina ; Oliveira, Ricardo Pinheiro de Souza

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: FRONTIERS IN MICROBIOLOGY; v. 14, p. 14-pg., 2023-12-14.

Resumo

Salmonella genus is a leading cause of food-borne infections with strong public health impact and economic ramifications. The development of antimicrobial resistance added complexity to this scenario and turned the antibiotic drug discovery into a highly important challenge. The screening of peptides has served as a successful discovery platform to design new antibiotic candidates. Motivated by this, the antimicrobial and cytotoxic properties of three cruzioseptins against Salmonella Typhimurium and RAW 264.7 murine macrophage cells, respectively, were investigated. [K4K15]CZS-1 was the most potent antimicrobial peptide identified in the screening step with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 16 mu g/mL (7.26 mu M) and moderate cytotoxicity. From a structural point of view, in vitro and in silico techniques evidenced that [K4K15]CZS-1 is a alpha-helical cationic antimicrobial peptide. In order to capture mechanistic details and fully decipher their antibacterial action, we adopted a multidimensional approach, including spectroscopy, electron microscopy and omics analysis. In general lines, [K4K15]CZS-1 caused membrane damage, intracellular alterations in Salmonella and modulated metabolic pathways, such as the tricarboxylic acid (TCA) cycle, fatty acid biosynthesis, and lipid metabolism. Overall, these findings provide deeper insights into the antibacterial properties and multidimensional mode of action of [K4K15]CZS-1 against Salmonella Typhimurium. In summary, this study represents a first step toward the screening of membrane-acting and intracellular-targeting peptides as potential bio-preservatives to prevent foodborne outbreaks caused by Salmonella. (AU)

• Processo FAPESP: 22/07556-3 - Bioprospecção de bactérias probióticas produtoras de bacteriocinas e vitaminas: da otimização do cultivo à aplicação em sistema de produção avícola
• Beneficiário: Pamela Oliveira de Souza de Azevedo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/15599-9 - EMU concedido no processo 2018/25511-1: Sistema de Cromatografia Líquida de Alta Pressão Semi-Preparativo
• Beneficiário: Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 22/04841-9 - Seleção e identificação de cepas probióticas produtoras de bacteriocinas
• Beneficiário: Meriellen Dias Pantolfi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/25511-1 - Bioprospecção de bactérias probióticas bacteriocinogênicas: da otimização do cultivo à aplicação em sistemas de produção animal
• Beneficiário: Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/02936-2 - Probióticos e bacteriocinas na alimentação da Tilápia-do-Nilo: efeitos no desempenho zootécnico de crescimento, imunologia e infecção experimental
• Beneficiário: Sebastián Armando Bermúdez Puga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto