Análise estrutural e avaliação das atividades biológicas de peptídeos análogos de stigmurina

dc.contributor.advisorPedrosa, Matheus de Freitas Fernandes
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2929963416385218pt_BR
dc.contributor.authorFurtado, Allanny Alves
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7009117733385295pt_BR
dc.contributor.referees1Moreira, Susana Margarida Gomes
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Andrade Neto, Valter Ferreira de
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4863082845974813pt_BR
dc.contributor.referees3Portaro, Fernanda Calheta Vieira
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7039993584108365pt_BR
dc.contributor.referees4Ximenes, Rafael Matos
dc.contributor.referees4IDpt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/5362501916620143pt_BR
dc.date.accessioned2021-05-11T17:48:47Z
dc.date.available2021-05-11T17:48:47Z
dc.date.issued2021-01-29
dc.description.abstractResistance to antimicrobials and antineoplastic agents is considered a worldwide public health problem and the search for new molecules that are more effective or that supplement existing therapies is necessary. In this context, Stigmurin, a peptide native to the venom of the yellow scorpion Tityus stigmurus, showed antibacterial activity on gram-positive bacteria, with antiproliferative effect on different cancer cells, low toxicity in human erythrocytes,and trypanocidal activity on Trypanossoma cruzi. In order to expand the potential of the native peptide, analogs to Stigmurin were designed and analyzed for structure and different biological activities. The structural analysis of the analog peptides, named StigA8 and StigA18, was obtained by structural prediction, molecular modeling, and circular dichroism. In vitro biocompatibility was evaluated in human red blood cells, murine fibroblasts, and in vivo on Galleria mellonella larvae. The antibacterial activity against grampositive and gram-negative strains was performed by microdilution in broth, the antibiofilm activity in cell culture plate and analyzed by scanning electron microscopy, as well as the antibacterial effect in vivo on G. mellonella larvae infected with Staphylococcus aureus. The antiparasitic action of analog peptides on the epimastigote and trypomastigote forms of T. cruzi was evaluated by counting viable cells and the antiproliferative effect in cancer cell lines was evaluated by the 3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium (MTT) salt reduction method. StigA8 and StigA18 showed higher rates of cationicity (+4 and +5, respectively) and hydrophobic moment (0.652 and 0.708, respectively) in relation to the lead molecule (+2 and 0.571, respectively) and a conformation mostly in α-helix in environments that mimic biological membranes. In addition, the peptides showed hemolytic activity of 11.5-22% in a concentration range of 9.37-150 µM, with a cytotoxicity index of 50% in murine fibroblasts at a concentration of 20 µM and 12.3 µM for StigA8 and StigA18, respectively. In addition, no signs of toxicity were observed on G. mellonella larvae at a dose of 120 mg/kg. Both analog peptides showed significant antibacterial activity in strains of gram-positive and gram-negative bacteria in concentrations ranging from 0.93-9.37 µM, with antibiofilm action against S. aureus in concentrations of 7.5-12.5 µM, causing damage such as matrix destruction, cell membrane invaginations, roughness, and reduction of the cell diameter by 12.5 µM. StigA8 and StigA18 showed antibacterial effect in vivo, increasing larval survival at 120 mg/kg by 75% and 60%, respectively, at the peak of infection. Trypanocidal activity on the epimastigote and trypomastigote forms of T. cruzi was observed at 6.25 µM for both peptides and antiproliferative potential from the concentration of 2 µM for StigA8 and 4 µM for StigA18. Therefore, StigA8 and StigA18 are molecules with the potential for the development of new antimicrobial and anticancer drugs.pt_BR
dc.description.resumoA resistência aos antimicrobianos e aos antineoplásicos é considerada um problema de saúde pública mundial sendo necessária a busca por novas moléculas que sejam mais eficazes ou que suplementem as terapias já existentes. Neste contexto, a Stigmurina, um peptídeo nativo da peçonha do escorpião Tityus stigmurus, apresentou atividade antibacteriana sobre bactérias gram-positivas, com efeito antiproliferativo em diferentes células cancerígenas, baixa toxicidade em eritrócitos humanos e atividade tripanocida sobre Trypanossoma cruzi. Com o intuito de ampliar o potencial do peptídeo nativo, peptídeos análogos a Stigmurina, foram planejados e analisados quanto a estrutura e diferentes atividades biológicas. A análise estrutural dos peptídeos análogos, denominados de StigA8 e StigA18, foi obtida por predição estrutural, modelagem molecular e dicroísmo circular (DC), sendo a biocompatibilidade in vitro avaliada em hemácias humanas, fibroblastos murinos e in vivo em larvas de Galleria mellonella. A atividade antibacteriana contra cepas gram-positivas e gram-negativas foi realizada por microdiluição em caldo e a ação antibiofilme em placa de cultura de células e por Microscopia Eletrônica de Varredura, bem como, o efeito antibacteriano in vivo sobre as larvas de G. mellonella infectadas com Staphylococcus aureus. A ação antiparasitária dos peptídeos análogos sobre as formas epimastigotas e tripomastigotas do T. cruzi foi avaliada por contagem das células viáveis e o efeito antiproliferativo em linhagens de células cancerígenas foi avaliado pelo método de redução do sal brometo de 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil-tetrazólio (MTT). Experimentos in silico mostraram que StigA8 e StigA18 apresentaram maiores índices de cationicidade (+4 e +5, respectivamente) e momento hidrofóbico (0,652 e 0,708, respectivamente) em relação à molécula protótipo (+2 e 0,571, respectivamente), enquanto que experimentos de DC revelaram uma conformação majoritariamente em α-hélice em ambientes que mimetizam membranas biológicas. Além disso, revelaram atividade hemolítica de 11,5- 22% em uma faixa de concentração de 9,37-150 µM, com índice de citotoxicidade de 50% nos fibroblastos em 20 µM e 12,3 µM para StigA8 e StigA18, respectivamente. Adicionalmente, não foram observados sinais de toxicidade sobre as larvas na dose de 120 mg/kg. Ambos os peptídeos análogos apresentaram uma expressiva atividade antibacteriana em bactérias grampositivas e gram-negativas em concentrações que variaram de 0,93-9,37 µM, com ação antibiofilme contra S. aureus em concentrações de 7,5-12,5 µM, causando danos como destruição de matriz, invaginações na membrana celular, rugosidades e redução do diâmetro celular em 12,5 µM. StigA8 e StigA18 revelaram efeito antibacteriano in vivo, aumentando a sobrevida das larvas na dose de 120 mg/kg em 75% e 60%, respectivamente, no pico da infecção. Atividade tripanocida sobre as formas epimastigotas e tripomastigotas do T. cruzi foi observada em 6,25 µM para ambos os peptídeos e potencial antiproliferativo a partir da concentração de 2 µM para StigA8 e 4 µM para StigA18. Diante disso, StigA8 e StigA18 constituem moléculas com potencial para o desenvolvimento de novos medicamentos antimicrobianos e anticâncer.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationFURTADO, Allanny Alves. Análise estrutural e avaliação das atividades biológicas de peptídeos análogos de stigmurina. 2021. 120f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32497
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectTityus stigmuruspt_BR
dc.subjectEscorpiãopt_BR
dc.subjectPeptídeos antimicrobianospt_BR
dc.subjectPeptídeos multifuncionaispt_BR
dc.subjectPeptídeos catiônicospt_BR
dc.titleAnálise estrutural e avaliação das atividades biológicas de peptídeos análogos de stigmurinapt_BR
dc.title.alternativeStructural analysis and evaluation of biological activities of stigmurina analogs peptidespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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