Synthesis, characterization and evaluation of synthetic antimicrobial peptides designed against Escherichia coli 0157: H7 and Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA)

Abstract

Actualmente, existe un gran interés por desarrollar nuevos antibióticos frente a bacterias patógenas. Esto se debe, esencialmente, a la creciente resistencia bacteriana. Por esta razón, en las últimas décadas, ha surgido la necesidad de obtener nuevos compuestos antimicrobianos efectivos en el tratamiento de enfermedades infecciosas de alta prevalencia e infecciones sistémicas de difícil manejo terapéutico ( Xu, Flavin, y Flavin, 2014). Recientemente, los péptidos antimicrobianos (PAM) obtenidos sintéticamente han surgido como una alternativa promisoria para el tratamiento de infecciones microbianas y muestran propiedades multifuncionales con implicaciones como agentes terapéuticos (Cruz y col., 2014). Por lo anterior, en este trabajo de investigación se llevó a cabo el diseño y síntesis de una serie de 18 péptidos con potencial actividad antibiótica. Inicialmente, se estudió la estructura de los PAM utilizando herramientas de bioinformática como: i) ¿Design and Prediction Antimicrobial Peptides¿ (DEPRAMS, por sus siglas en inglés), ii) ClustalW y iii) CPH models, entre otras, para determinar los residuos importantes asociados a la actividad antimicrobiana. Posteriormente, se sintetizaron nuevas secuencias peptídicas en fase sólida empleando la estrategia Fmoc (9-fluorenilmetoxicarbonilo). Los PAM fueron denominados como P1 a P18. Las secuencias bases y los análogos sintéticos se obtuvieron con una pureza del 95% y un perfil típico de ¿-hélice, de acuerdo con los espectros de dicroísmo circular (CD). Además, la estructura primaria de los PAM fue confirmada por espectrometría de masas MALDI-TOF. La actividad de los PAM fue evaluada en cepas patógenas de Escherichia coli 0157:H7 (E. coli O157:H7) y Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) y se obtuvieron valores de 1.5 y 2.5 µM para el péptido P17, respectivamente. La hemólisis de los PAM frente a eritrocitos de carnero en todos los ensayos no superó el 40%. Además, el mecanismo de acción de los PAM fue estudiada con la sonda aniónica de Sytox-Green, con la cual se demostró que, en general, la formación de poros transmembrana de los PAM es la forma de actuación más común, excepto para el PAM P10. Finalmente, pensamos que estos PAM pueden proponerse como una alternativa terapéutica para las infecciones causadas por SARM y E. coli O157:H7 que se podrían desarrollar y aplicar como antibióticos por sistemas de liberación controlada.