Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế hợp lý các peptide dựa trên miền Cathelin RN15m4 từ Cathelicidin của Cá Sấu Xiêm Cải Thiện Hoạt Động Kháng Khuẩn
Tóm tắt
Các peptide kháng khuẩn đang trở thành một thế hệ kháng sinh mới nhờ khả năng điều trị và khả năng giảm sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc. Cathelicidin được biết đến là các peptide hiệu quả trong miễn dịch động vật có xương sống, đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phòng thủ chống lại các tác nhân gây bệnh. Để tăng cường khả năng của nó, peptide kháng khuẩn RN15 được chiết xuất từ miền cathelin của cathelicidin Crocodylus siamensis đã được sửa đổi và các đặc tính kháng khuẩn của nó đã được điều tra. Các peptide được chiết xuất dựa trên mẫu và thiết kế hóa lý. Các peptide dẫn xuất RN15 đã được dự đoán thông qua mô hình cấu trúc, khả năng kháng khuẩn và tính toán peptide-membrane. Các hoạt động kháng khuẩn và độc tế bào của các peptide ứng viên đã được nghiên cứu. Việc xem xét đồng thời các đặc tính hóa lý, mô hình cấu trúc thứ cấp và kết quả dự đoán bằng các công cụ peptide kháng khuẩn cho thấy peptide RN15m4 là một peptide kháng khuẩn dẫn xuất ứng viên. Peptide RN15m4 thể hiện hoạt động kháng khuẩn chống lại hầu hết các vi khuẩn Gram dương và Gram âm cũng như nấm, với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) thấp hơn so với peptide gốc. Bên cạnh đó, thử nghiệm giết khuẩn qua thời gian cho thấy peptide được thiết kế có khả năng giết vi khuẩn nhanh chóng tốt hơn so với peptide gốc. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự phá hủy màng tế bào vi khuẩn do peptide RN15m4 gây ra. Hơn nữa, peptide RN15m4 thể hiện hoạt động tan máu thấp và hoạt động độc tế bào thấp, tốt giống như peptide mẫu. Peptide RN15m4 thực hiện một loạt các hoạt động kháng khuẩn với độc tính tế bào thấp. Nghiên cứu của chúng tôi đã minh họa cách tiếp cận kết hợp để thiết kế peptide nhằm phát hiện peptide kháng sinh mạnh mẽ.
Từ khóa
#peptide kháng khuẩn #cathelicidin #RN15m4 #cá sấu xiêm #thiết kế peptideTài liệu tham khảo
Pontes, D. S., de Araujo, R. S. A., Dantas, N., Scotti, L., Scotti, M. T., de Moura, R. O., & Mendonca-Junior, F. J. B. (2018). Genetic mechanisms of antibiotic resistance and the role of antibiotic adjuvants. Current Topics in Medicinal Chemistry, 18, 42–74.
Teixeira, V., Feio, M. J., & Bastos, M. (2012). Role of lipids in the interaction of antimicrobial peptides with membranes. Progress in Lipid Research, 51, 149–177.
Forde, E., & Devocelle, M. (2015). Pro-moieties of antimicrobial peptide prodrugs. Molecules, 20, 1210–1227.
Porto, W. F., Silva, O. N., & Franco, O. L. (2012). Prediction and rational design of antimicrobial peptides. In Protein Structure, Faraggi, E., Ed., InTech
Avila, E. E. (2017). Functions of antimicrobial peptides in vertebrates. Current Protein and Peptide Science, 18, 1098–1119.
Ramanathan, B., Davis, E. G., Ross, C. R., & Blecha, F. (2002). Cathelicidins: Microbicidal activity, mechanisms of action, and roles in innate immunity. Microbes and Infection, 4, 361–372.
de Latour, F. A., Amer, L. S., Papanstasiou, E. A., Bishop, B. M., & van Hoek, M. L. (2010). Antimicrobial activity of the Naja atra cathelicidin and related small peptides. Biochemical and Biophysical Research Communications, 396, 825–830.
Chen, W., Yang, B., Zhou, H., Sun, L., Dou, J., Qian, H., Huang, W., Mei, Y., & Han, J. (2011). Structure-activity relationships of a snake cathelicidin-related peptide, BF-15. Peptides, 32, 2497–2503.
Tajbakhsh, M., Karimi, A., Tohidpour, A., Abbasi, N., Fallah, F., & Akhavan, M. M. (2018). The antimicrobial potential of a new derivative of cathelicidin from Bungarus fasciatus against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Journal of Microbiology, 56, 128–137.
Xing, M., Ji, M., Hu, J., Zhu, T., Chen, Y., Bai, X., Mwangi, J., Mo, G., Lai, R., & Jin, L. (2020). Snake cathelicidin derived peptide inhibits Zika virus infection. Frontiers in Microbiology, 11, 1871.
Oliveira, N. G. J., Cardoso, M. H., Velikova, N., Giesbers, M., Wells, J. M., Rezende, T. M. B., de Vries, R., & Franco, O. L. (2020). Physicochemical-guided design of cathelicidin-derived peptides generates membrane active variants with therapeutic potential. Scientific Reports, 10, 9127.
Gao, J., Wang, Y., & Yu, H. (2021). Molecular design, pharmacology and toxicology optimization of antimicrobial peptide from Hydrophis cyanocinctus, Hc-CATH. Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao, 37, 2534–2542.
Cai, S., Lu, C., Liu, Z., Wang, W., Lu, S., Sun, Z., & Wang, G. (2021). Derivatives of gecko cathelicidin-related antioxidant peptide facilitate skin wound healing. European Journal of Pharmacology, 890, 173649.
Preecharram, S., Daduang, S., Bunyatratchata, W., Araki, T., & Thammasirirak, S. (2008). Antibacterial activity from Siamese crocodile (Crocodylus siamensis) serum. African Journal of Biotechnology, 7, 3121–3128.
Pata, S., Yaraksa, N., Daduang, S., Temsiripong, Y., Svasti, J., Araki, T., & Thammasirirak, S. (2011). Characterization of the novel antibacterial peptide Leucrocin from crocodile (Crocodylus siamensis) white blood cell extracts. Developmental and Comparative Immunology, 35, 545–553.
Kommanee, J., Preecharram, S., Daduang, S., Temsiripong, Y., Dhiravisit, A., Yamada, Y., & Thammasirirak, S. (2012). Antibacterial activity of plasma from crocodile (Crocodylus siamensis) against pathogenic bacteria. Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials, 11, 22.
Srihongthong, S., Pakdeesuwan, A., Daduang, S., Araki, T., Dhiravisit, A., & Thammasirirak, S. (2012). Complete amino acid sequence of globin chains and biological activity of fragmented crocodile hemoglobin (Crocodylus siamensis). The Protein Journal, 31, 466–476.
Yaraksa, N., Anunthawan, T., Theansungnoen, T., Daduang, S., Araki, T., Dhiravisit, A., & Thammasirirak, S. (2014). Design and synthesis of cationic antibacterial peptide based on Leucrocin I sequence, antibacterial peptide from crocodile (Crocodylus siamensis) white blood cell extracts. The Journal of Antibiotics (Tokyo), 67, 205–212.
Theansungnoen, T., Maijaroen, S., Jangpromma, N., Yaraksa, N., Daduang, S., Temsiripong, T., Daduang, J., & Klaynongsruang, S. (2016). Cationic antimicrobial peptides derived from Crocodylus siamensis leukocyte extract, revealing anticancer activity and apoptotic induction on human cervical cancer cells. The Protein Journal, 35, 202–211.
Tankrathok, A., Punpad, A., Kongchaiyapoom, M., Sosiangdi, S., Jangpromma, N., Daduang, S., & Klaynongsruang, S. (2019). Identification of the first Crocodylus siamensis cathelicidin gene and RN15 peptide derived from cathelin domain exhibiting antibacterial activity. Biotechnology and Applied Biochemistry, 66, 142–152.
Wang, G., Li, X., & Wang, Z. (2009). APD2: The updated antimicrobial peptide database and its application in peptide design. Nucleic Acids Research, 37, 933–937.
Pirtskhalava, M., Amstrong, A. A., Grigolava, M., Chubinidze, M., Alimbarashvili, E., Vishnepolsky, B., Gabrielian, A., Rosenthal, A., Hurt, D. E., & Tartakovsky, M. (2021). DBAASP v3: Database of antimicrobial/cytotoxic activity and structure of peptides as a resource for development of new therapeutics. Nucleic Acids Research, 49, D288–D297.
Thévenet, P., Shen, Y., Maupetit, J., Guyon, F., Derreumaux, P., & Tufféry, P. (2012). PEP-FOLD: An updated de novo structure prediction server for both linear and disulfide bonded cyclic peptides. Nucleic Acids Research, 40, W288–W293.
Lomize, M. A., Pogozheva, I. D., Joo, H., Mosberg, H. I., & Lomize, A. L. (2012). OPM database and PPM web server: Resources for positioning of proteins in membranes. Nucleic Acids Research, 40, D370–D376.
Jiang, Z., Vasil, A. I., Hale, J. D., Hancock, R. E., Vasil, M. L., & Hodges, R. S. (2008). Effects of net charge and the number of positively charged residues on the biological activity of amphipathic alpha-helical cationic antimicrobial peptides. Biopolymers, 90, 369–383.
Yang, S. T., Shin, S. Y., Lee, C. W., Kim, Y. C., Hahm, K. S., & Kim, J. I. (2003). Selective cytotoxicity following Arg-to-Lys substitution in tritrpticin adopting a unique amphipathic turn structure. FEBS Letters, 540, 229–233.
Huang, Y., He, L., Li, G., Zhai, N., Jiang, H., & Chen, Y. (2014). Role of helicity of α-helical antimicrobial peptides to improve specificity. Protein & Cell, 5, 631–642.
Mishra, A. K., Choi, J., Moon, E., & Baek, K. H. (2018). Tryptophan-rich and proline-rich antimicrobial peptides. Molecules, 23, 815.
Lee, T. H., Hall, K. N., & Aguilar, M. I. (2016). Antimicrobial peptide structure and mechanism of action: A focus on the role of membrane structure. Current Topics in Medicinal Chemistry, 16, 25–39.
Fillion, M., Valois-Paillard, G., Lorin, A., Noël, M., Voyer, N., & Auger, M. (2015). Membrane interactions of synthetic peptides with antimicrobial potential: Effect of electrostatic interactions and amphiphilicity. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 7, 66–74.
Juba, M. L., Porter, D. K., Williams, E. H., Rodriguez, C. A., Barksdale, S. M., & Bishop, B. M. (2015). Helical cationic antimicrobial peptide length and its impact on membrane disruption. Biochimica et Biophysica Acta, 1848, 1081–1091.