Actividad antifúngica y mecanismo de acción de nuevos péptidos antimicrobianos de origen vegetal

MICAELA ITURRALDE; BRACHO OLIVEROS JP; JESSICA VALDIVIA PÉREZ; GUZMÁN F; SABINA MATÉ; SANDRA VAIRO CAVALLI; MARIA L. FANANI

Córdoba

Congreso; LI reunión Anual de la Sociedad Argentina de Biofísica; 2023

SOCIEDADA ARGENTINA DE BIOFÍSICA

El sistema de defensa innata de las plantas depende de la producción de varias clases de péptidos antimicrobianos (AMPs), dentro de los cuales son importantes los péptidos ricos en cisteínas como defensinas, entre otros. Varias proteínas vegetales y AMPs que inhiben el crecimiento de patógenos agronómicamente importantes se han aislado de diferentes órganos vegetales. A pesar de la existencia e implementación permanente de variedades vegetales resistentes y la aplicación de fungicidas químicos, las patologías fúngicas causan cuantiosas pérdidas económicas por caída de los rendimientos de los cultivos. Además, algunas especies de hongos producen micotoxinas que afectan la salud humana y de otros animales y deterioran la calidad y el valor comercial de los granos. Los diferentes modos de acción de los AMPs los convierte en alternativas prometedoras a los antifúngicos actuales. Por su origen natural pueden distinguir entre la célula huésped y la patógena.El objetivo general de este proyecto es caracterizar y producir por síntesis química y un sistema recombinante AMPs de especies de cardos de familia Asteraceae, que pueden resultar atractivos para su potencial aplicación agronómica. Se aborda para esto el estudio de defensinas de Silybum marianum con actividad antifúngica y su mecanismo de acción. A partir de las secuencias de las defensinas DefSm2-D y DefSm3-D, se sintetizaron péptidos con actividad contra Fusarium graminearum, derivados de los dominios ɣ-core y α-core. SmAPɣ27-44, está presente en ambas defensinas, mientras que en la región del α-core se presentan 3 diferencias de aminoácidos, dando SmAPα1-21 y SmAP3α1-21. Se preparó una mezcla lipídica de PC/PE/PA/Erg 5:4:1:2 (w/w/w/w) siguiendo el protocolo en [1] [2] con algunas modificaciones. La modificación consistió en el cambio de PI por PA, ya que se conoce que la PA es un lípido presente en hongos filamentosos y con un rol relevante en el mecanismo de acción de diversos AMPs [3] [4]. Por ejemplo, para la unión de MtDef4, péptido con actividad antifúngica muy conocida contra F. graminearum [5]. Los liposomas unilamelares grandes (LUVs) formados con la mezcla lipídica se analizaron mediante medidas de potencial Z y de tamaño por dispersión dinámica de la luz frente a distintas concentraciones de péptido. La unión de los AMPs a los LUVs se evaluaron mediante experimentos de cambio de excitación de borde rojo (REES) para evaluar el entorno alrededor del residuo de triptófano (Trp) [6]. Nuestros resultados indican que el comportamiento de los péptidos frente a los LUVs presentó considerables variaciones entre ellos. SmAP3α1-21 presenta una concentración inhibitoria mínima (CIM) mayor a 100 M y muestra una pobre adsorción a los liposomas. Por otro lado, los dos péptidos mas activos SmAPα1-21 (CIM= 30 M) y SmAPɣ27-44 (CIM= 20 M) muestran diferentes mecanismos de acción. El primero induce fuertemente la fusión de liposomas evidenciándose una inserción de su grupo Try al interior hidrofóbico de la membrana, mientras que el segundo se caracteriza por una adsorción que resulta en la neutralización de la carga superficial. Estas diferencias, a su vez, pueden responder a una estructura expuesta al agua y desordenada del SmAPα1-21 y una estructura cíclica rígida del SmAPɣ27-44 en solución acuosa.