Diseño de análogos de penetratina actuando como agentes antibacterianos. estudio teórico y experimental.

ADRIANA D GARRO; ENRIZ, RICARDO DANIEL

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica. Rosario; 2013

Algunos péptidos naturales se han reportado como agentes antimicrobianos frente a un amplio espectro de microorganismos patógenos. Estos compuestos surgen como una opción interesante para solucionar algunos de los problemas de los antibacterianos actualmente vigentes, porque proponen mecanismos de acción completamente diferentes. Se caracterizan por poseer estructuras lineales o cíclicas con propiedades hidrofóbicas o anfipáticas y contienen entre 2 y 9 residuos de lisina o arginina cargados positivamente y hasta 50% de aminoácidos hidrofóbicos. En este trabajo se reporta la síntesis, evaluación in vitro y estudio conformacional de RQIKIWFQNRRMKWKK-NH2 (penetratina) y derivados estructuralmente relacionados actuando como agentes antibacterianos. Penetratina y algunos de sus derivados presentaron actividad antibacteriana contra varias especies patógenas humanas. Entre los compuestos estudiados, un análogo de penetratina rico en lisina (KQIKIWFQNKKMKWKK-NH2) y dos derivados metioninsulfóxido (RQIKIWFQ NRRM[O]KWKKNH2 y RQIKIFFQNRRM[O]KFKK-NH2) mostraron el efecto antibacteriano más importante en esta serie. Para entender mejor la actividad antimicrobiana obtenida para estos péptidos se llevó a cabo un exhaustivo análisis conformacional utilizando diferentes enfoques. Se realizaron simulaciones de dinámica molecular (DM) utilizando dos medios diferentes, agua y una mezcla de TFE/agua para simular los péptidos embebidos en la membrana. Para las simulaciones de DM y el análisis de las trayectorias se empleó el paquete de programas GROMACS. Los resultados de estos cálculos teóricos fueron corroborados utilizando mediciones experimentales de DC (Dicroismo Circular). Se analizó y comparó la capacidad de cada metodología para obtener las diferentes conformaciones. En general, en el entorno TFE/agua, se obtuvieron estructuras del tipo α-hélice para penetratina y sus derivados. También se realizó el estudio electrónico de estos péptidos utilizando potenciales electrostáticos moleculares (PEM) obtenidos a partir de cálculos RHF/6-31G (d) implementados en el programa Gaussian 03. Los resultados mostraron que con la sustitución del residuo metionina (M) por metioninsulfóxido (M-O) se obtiene un potencial más polarizado y este cambio en la distribución electrónica estaría relacionado con la mayor actividad antibacteriana de estos derivados. Finalmente, se diseñaron péptidos de menor tamaño, conteniendo nueve, ocho, siete y cinco aminoácidos en sus secuencias. El nonapéptido RQIRRWWQR-NH2 fue el que mostró la actividad antibacteriana más potente contra bacterias Gram-negativas y Gram-positivas. Nuestros resultados experimentales y teóricos nos permitieron identificar un modelo topográfico que puede servir como punto de partida para el diseño de lipopéptidos con cadenas laterales voluminosas resistentes a la acción de las proteasas.