Estudos estruturais e das interações com membranas de peptídeos antimocrobianos por RMN em solução e em fase sólida: análise conformacional e cálculos ab-initio de tensores de blindagem

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

As filoseptinas (phylloseptins) são peptídeos antimicrobianos de dezenove a vinte resíduos de aminoácidos encontrados na secreção da pele de anfíbios do gênero Phyllomedusa, que habitam as florestas tropicais das Américas do Sul e Central. O foco principal desta tese diz respeito a estudos estruturais e da interação das filoseptinas 1, 2 e 3 (PS-1, PS-2 e PS-3) com membranas. Esses peptídeos possuem a porção C-terminal naturalmente amidada e exibem 74% de homologia entre suas seqüências primárias, sendo que as principais variações envolvem apenas quatro resíduos próximos à fração C-terminal. Neste trabalho são investigadas e comparadas em detalhes as estruturas dessas três filoseptinas, sendo usadas para tal objetivo as espectroscopias de ressonância magnética nuclear (RMN) e de dicroísmo circular (CD) na presença de vesículas fosfolipídicas e/ou meios que mimetizam o ambiente de membranas. Ambas as espectroscopias indicaram um alto grau de ordenamento helicoidal para essas moléculas, o qual segue a ordem PS-2 PS-1 >PS-3. As variações conformacionais ocorrem principalmente nas porções C-terminais e elas são explicadas pela consideração de interações eletrostáticas do momento de dipolo negativo em C-terminal com os resíduos potencialmente catiônicos nas posições 17 e 18: enquanto o PS-1 e o PS-2 possuem dois resíduos capazes de suportar um carga positiva nessas posições, apenas um é observado para o PS-3. Além do mais, interações hidrofóbicas, ligações de hidrogênio, efeitos de capping de hélice, bem como a amidação C-terminal natural, desempenham importante papel na estabilização das estruturas peptídicas. Uma vez determinadas, por CD e RMN em solução, a existência de segmentos helicoidais anfipáticos bem definidos para os três peptídeos, esses compostos (seletivamente marcados com 15N e 2H) foram incorporados a bicamadas fosfolipídicas orientadas e então medidas de RMN em fase sólida foram efetuadas. Embora não tenha sido possível se determinarem com precisão as orientações dos peptídeos pelo uso exclusivo do deslocamento químico de 15N ou do desdobramento quadrupolar de 2H, os dois parâmetros forneceram restrições topológicas altamente complementares, as quais foram usadas para se obterem com precisão as orientações dos peptídeos nas bicamadas lipídicas. Eventualmente, o desdobramento dipolar de 1H-15N (obtido no espectro de PISEMA) forneceu restrições topológicas extras na determinação da orientação peptídica na bicamada. A PS-2 e a PS-3 adotam alinhamentos perfeitamente planares, o que está em pleno acordo com suas hélices anfipáticas dispostas na interface da membrana. A despeito do alto caráter anfipático da PS-1, o resíduo polar C-terminal de Asn-19, localizado na face hidrofóbica da hélice, força um pequeno desvio do eixo principal da hélice com relação à superfície da membrana. As diferenças estruturais e topológicas, observadas para as três filoseptinas em meios que mimetizam membranas, podem ser correlacionadas a um sistema imunológico inato de defesa avançado do animal, uma vez que o armazenamento de coquetéis de compostos antimicrobianos na pele torna disponível uma larga gama de escolha e, portanto, fornece um mecanismo que é ativo contra vários tipos de microorganismos. Não obstante, a liberação de misturas de agentes antimicrobianos permite a ação sinérgica de combinações de peptídeos. Uma outra parte deste trabalho, diz respeito a estudos estruturais e cálculos de constantes de blindagem por métodos DFT (teoria do funcional densidade) da química quântica. Nesses estudos foi proposta uma estratégia de "fragmentação peptídica", a qual tem por objetivo a definição de um método, que visa a modelagem de peptídeos -helicoidais. Tal estratégia mostrou ser bem eficiente, uma vez que as estruturas obtidas por métodos teóricos apresentaram uma alta similaridade com relação às estruturas obtidas por RMN em solução. Um bom acordo foi também obtido ao se compararem os valores de deslocamentos químicos teóricos e experimentais, o que indica que a estratégia de modelagem molecular proposta é bastante promissora e pode , portanto, ser empregada como uma importante ferramenta de análise em situações nas quais problemas como alargamento de linhas espectrais, ou mesmo outros fatores termodinâmicos, inviabilizam a aquisição de espectros bidimensionais de RMN com boa qualidade.

ASSUNTO(S)

química orgânica teses.

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