Actividad in vitro e in silico de cinco péptidos solapantes procedentes de un péptido antimicrobiano

Abstract

La aparición de cepas microbianas superresistentes está impulsando la búsqueda de alternativas a los antibióticos tradicionales. Una alternativa prometedora son los péptidos antimicrobianos (AMP), presentes en el sistema inmunitario innato de numerosos organismos vivos. Las ventajas principales de los AMP son su amplio espectro ²pueden tener propiedades antibacterianas, antifúngicas y antivirales, entre otras² y la escasa propensión a desarrollar resistencias. Las desventajas principales son la posible toxicidad y los costes de síntesis. Estas desventajas justifican que se investiguen los AMP ricos en prolina (PrAMP), que presentan una toxicidad comparativamente baja, y versiones truncadas de los péptidos activos, más económicos de producir. En este trabajo estudiamos la estructura y actividad in vitro e in silico de cinco fragmentos de un PrAMP antibacteriano y antifúngico para identificar el dominio activo del péptido completo y obtener información sobre su modo de acción. Los ensayos de actividad antimicrobiana in vitro mostraron que ninguno de los fragmentos conserva las propiedades antimicrobianas del péptido completo frente a Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Los modelos in silico arrojaron resultados no concluyentes, que pueden explicarse teniendo en cuenta las aproximaciones de las herramientas bioinformáticas utilizadas. En su conjunto, este trabajo confirma resultados previos sobre la existencia de una longitud límite para la actividad de los péptidos de esta clase y establece un límite inferior al intervalo de longitud relevante. Los estudios futuros deberán enfocarse a péptidos de tamaños intermedios y a ensayos específicos que permitan la identificación del mecanismo de acción

The emergence of super-resistant microbial strains is a compelling reason to investigate alternatives to traditional antibiotics. One promising alternative is antimicrobial peptides (AMPs), which are found in the innate immune system of many organisms. The main advantages of AMPs include their wide spectrum of activity against bacterial, fungal, and viral agents and their scant susceptibility to pathogens¶ developing resistance. The main disadvantages are their potential toxicity and high production costs. Two approaches promise to mitigate these disadvantages: proline-rich AMPs (PrAMPs) have low toxicity, and truncated AMPs are cheaper to synthesise than full-length AMPs, although previous results suggest that AMPs antimicrobial activity is limited when the peptide is truncated beyond a certain limit. To determine the minimal fragment that retains the antimicrobial properties of the complete peptide and gain insight into its mode of action, we used in vitro and in silico experiments to study the structure and activity of five fragments of an antibacterial and antifungal PrAMP. In in vitro microbial activity assays, none of the fragments retained the antimicrobial properties of the full-length peptide against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Candida albicans. In silico models yielded inconclusive results, probably because their underlying hypotheses are not fully representative of the peptides studied. Our results corroborate those of previous studies suggesting a minimal length for AMPs to be active against different pathogens and establish a lower limit to the relevant length range. Future studies should focus on intermediate-sized AMPs and should use specific assays tailored to identifying their mechanisms of action.