Péptidos pequeños con actividad antifúngica

FRAMCISCO GARIBOTTO; ENRIZ, RICARDO DANIEL

Lanus

Congreso; XXVIII Congreso Argentino de Química; 2010

Los péptidos catiónicos antimicrobianos son abundantes en la naturaleza y se han descripto como "antibióticos naturales" [1,2]. Estos péptidos tienen entre 12 y 50 aminoácidos de largo con carga neta positiva, que se debe a un exceso de residuos básicos de arginina y lisina, y aproximadamente un 50% de aminoácidos hidrofóbicos [1]. Estas moléculas se pliegan en tres dimensiones de forma tal que presentan tanto una cara hidrofóbica que comprende parte de los aminoácidos no polares de la cadena, y una cara hidrofílica que posee residuos polares y con carga positiva. Recientemente, nuestro grupo informó que penetratina (1), un péptido muy conocido por su capacidad para penetrar células, muestra un significativo efecto antifúngico contra C. albicans y C. neoformans, dos importantes agentes patógenos que ponen en peligro la vida de pacientes inmunocomprometidos [3]. Teniendo en cuenta que un péptido antifúngico, debe ser lo más corto posible a fin de reducir sus costos de producción, nos llevó a sintetizar derivados más cortos de penetratina. En el presente trabajo, se diseñó una nueva generación de péptidos, en base a las propiedades conformacionales y electrónicas de penetratina. Es de esperar que estos nuevos péptidos de menor tamaño (Tabla 1) conserven propiedades antifúngicas, al menos comparables a penetratina contra C. albicans y C. neoformans. Tabla 1: secuencias de péptidos analizados PéptidoSecuencia 1RQIKIWFQNRRMKWKK-NH2 2RKWRRKWKK-NH2 3RKFRRKFKK-NH2 4RKRRKWKK-NH2 5RKRRKKK-NH2 6RQWKKWWQWRR-NH2 7RQIRRWWQWRR-NH2 8RQIRRWWQWWW-NH2 9RQWIKWWQWWW-NH2 10RQWIWWWQWWW-NH2 11RQIRRWWQW-NH2 12RQIIRWWQW-NH2 13RQIIWWWQW-NH2 14NRRMKWKK-NH2 Métodos La conformación espacial de cada péptido se exploró usando el método empleado previamente por Liwo et al. que incluye el método EDMC (electrostatically driven Monte Carlo). La energía conformacional se evaluó usando el campo de fuerza ECCEP/3. El estudio electrónico de estos péptidos se realizó utilizando los potenciales electrostáticos moleculares (PEMs), a través del programa Gaussian 03, empleando para su obtención funciones de onda RHF/ 6-31G. Resultados En un trabajo previo de nuestro grupo de investigación se realizó un detallado estudio conformacional y electrónico para penetratina y sus derivados [3]. Estos resultados permitieron identificar un posible "patrón farmacofórico" para estos péptidos. Se describió así una estructura tipo α?hélice, con una cara hidrofóbica o cargada y una cara hidrofílica o no cargada. Es decir que, una combinación particular de los residuos catiónicos e hidrofóbicos, más la adopción de un ordenamiento espacial determinado parecía ser el parámetro clave para la transición de la fase hidrofílica a la hidrofóbica de la membrana. Este sería un paso fundamental y necesario para producir la actividad antifúngica. Teniendo en cuenta este posible patrón farmacofórico, se estudiaron las propiedades conformacionales y electrónicas de esta serie de péptidos. En base a estos resultados se decidió sintetizar aquellos que mostraron concordancia con dicho patrón. También se sintetizaron, a modo de control negativo, 2 péptidos (5 y 14) que no presentaban similitudes con el patrón farmacofórico mencionado. De los péptidos diseñados todos adoptaron una conformación tipo α-hélice con una cara cargada y una cara no cargada, con excepción del péptido 14 que presentó 2 caras cargadas y 2 caras no cargadas intercaladas (Figura 1). Para caracterizar mejor el ordenamiento espacial de péptidos con estructura en α-hélice, se dibujaron las ruedas de Edmundson. En ellas se puede notar la presencia de dos caras fácilmente diferenciables, una cara cargada (línea discontinua) y una cara no cargada (línea continua). Figura 1. Representaciones de las ruedas de Edmundson de los péptidos 1 y 4 a 14. El número en el centro de la rueda corresponde al número del péptido. En cuanto a las características electrónicas, mediante el análisis de los PEMs, se observó que sólo los péptidos 6, 7 y 11 muestran una distribución electrónica similar a la encontrada para penetratina. Con estos datos, se decidió sintetizar los péptidos 5, 6, 7, 11 y 14, siendo los péptidos 5 y 14 un control negativo. Al evaluar sus actividades antifúngicas se encontró, que los péptidos 6, 7 y 11 presentaban una actividad mejor o igual que la de penetratina, mientras que los péptidos 5 y 14 fueron casi inactivos (Tabla 2). Tabla 2: Actividad antifúngica (% inhibición) contra C. neoformans y C. albicans PéptidoCandida albicansCryptococcus neoformans 100 µM50 µM25 µM12.5 µM100 µM50 µM25 µM12.5 µM 11009591410010010090 5120001419100 610010067.9035.6810010010066.25 710010046.5622.8910010010051.17 1110010050.7019.0910010010083.35 144.5900034.7623.296.716.64 Anf. B100100100100100100100100 Conclusiones En este trabajo se diseñó y estudió una serie de péptidos de menor tamaño que penetratina. Se obtuvieron 3 péptidos (6, 7 y 11) que presentaron una actividad antifúngica similar (principalmente contra C. neoformans). Cabe señalar que los efectos antifúngicos obtenidos para estos péptidos pequeños son ligeramente superiores a los publicados para penetratina. Estos resultados experimentales apoyan claramente el estudio teórico realizado a partir de cálculos computacionales moleculares y de mecánica cuántica. Además, estos resultados teóricos y experimentales son un apoyo adicional para el patrón farmacofórico previamente propuesto para penetratina y sus derivados.Referencias [1]. Hancock, R. E. Lancet 1997, 349, 418.[2]. Hancock, R. E. W.; Patrzykat, A. Curr. Drug Targets Infect. Disord. 2002, 2, 79. [3]. Masman, M. F.; Rodríguez, A. M.; Raimondi, M.; Zacchino, S. A.; Luiten, P. M. G.; Somlai, C.; Kortvelyesi, T.; Penke, B.; Enriz, R. D. Eur. J. Med. Chem. 2009, 44, 212.