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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação dos mecanismos de ação do peptídeo sintético Mo-CBP3-PEPIII contra Candida spp. através de bioquímica quântica e simulações de dinâmica molecular.
Título em inglês: Insights into Modes of Action of the Synthetic Peptide Mo-CBP3-PEPIII against Candida spp. through Quantum Biochemistry and Molecular Dynamics Simulations.
Autor(es): Amaral, Jackson Lima
Orientador: Sousa, Daniele de Oliveira Bezerra de
Palavras-chave: Mo-CBP3-PEPIII;Mecanismos de ação;Experimentação in silico
Data do documento: 2019
Citação: AMARAL, Jackson Lima. Avaliação dos mecanismos de ação do peptídeo sintético Mo-CBP3-PEPIII contra Candida spp. através de bioquímica quântica e simulações de dinâmica molecular. 2019. 62f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: Candida é o principal grupo de patógenos oportunistas em humanos e é responsável por 8 a 10% das infecções da corrente sanguínea na Unidade de Tratamento Intensivo. Foi observado um grande aumento na resistência do microrganismo as estratégias atuais, desta forma necessitando desenvolver novos fármacos com um maior espectro de ação. Os peptídeos antimicrobrianos são indicados como a alternativa mais promissora para drogas, com eficácia, um amplo espectro de ação e uma baixa indução de resistência. Baseado na proteína purificada da Moringa oleifera com alta atividade microbiana, Mo-CBP3, nosso grupo de pesquisa desenhou um peptídeo antimicrobiano sintético, denominado Mo-CBP3-PEPIII, com atividade antimicrobiana 130 vezes maior que a proteína Mo-CBP3. Neste trabalho, demonstramos os possíveis mecanismos de ações deste peptídeo sintético através de abordagens in silico com enzimas chaves: esterol 14-α demetilase, proteases aspárticas secretadas, β-1,3-glucanase e membrana realística de levedura. Primeiro, analisamos as interações usando docking molecular, seguido por simulação de dinâmica molecular por 20 ns com as enzimas e 150 ns com a membrana de levedura. Finalmente, calculamos as energias de interação entre o Mo-CBP3-PEPIII e as principais enzimas aplicando bioquímica quântica. Mo-CBP3-PEPIII não tem interação com o sítio catalítico da esterol 1,4-alfa demetilase, apresentou interação com a protease aspártica secretada 5 e com a β- 1,3-glucanase no sítio ativo, com energia de interação de -104,9 kcal/mol e -122,2 kcal/mol, respectivamente. Através da simulação da dinâmica molecular, foi possível observar a inserção do Mo-CBP3-PEPIII na membrana da levedura. Os resultados indicam que o mecanismo de ação do peptídeo difere dos fármacos azólicos e as interações com outras enzimas demostra possíveis mecanismos ação alternativos. Assim, pode-se inferir que o mecanismo de ação crucial é a penetração do Mo-CBP3-PEPIII na membrana e formação de poros. O Mo-CBP3-PEPIII tem um grande potencial para ser um novo medicamento com um amplo espectro de ação.
Abstract: Candida is the principal group of opportunistic pathogens in humans and is responsible for 8 to 10% of the bloodstream infections at Intensive Treatment Unit. There has been observed a great increase in the microorganism resistance to current strategies, raising a necessity to develop new drugs with a greater spectrum of action. The antimicrobial peptides are indicated as the most promising drug alternative with a better cost-effective, a broad spectrum of action and a low resistance induction. Based in a purified protein from Moringa oleifera with high microbial activity, Mo-CBP3, our research group designed a synthetic antimicrobial peptide, named Mo-CBP3-PEPIII, with antimicrobial activity 130-fold higher compared to Mo-CBP3. In this work, we demonstrated the possible mechanism of actions of this synthetic peptide through in silico approaches with keys enzymes: sterol 14-α demethylase, secreted aspartic proteases, β-1,3-glucanase and with realistic membrane of yeast. First, we analyzed the interactions using molecular docking, followed by a simulation of molecular dynamics for 20 ns with the enzymes and 150 ns with the yeast membrane. Finally, we calculated the interaction energies between Mo-CBP3-PEPIII and the key enzymes applying quantum biochemistry. Although Mo- CBP3-PEPIII presented no interaction with the catalytic site of sterol 1,4-alpha demethylase, it showed interaction with secreted aspartic protease 5 and β-1,3- glucanase in active site, presenting interaction energy of -104.9 kcal/mol and -122.2 kcal/mol, respectively. In the simulation of molecular dynamics was possible to observe the insertion of the Mo-CBP3-PEPIII into the yeast membrane. Altogether, the results indicate that the mechanism of action differs from azoles drugs and the interaction with other key enzymes can be an alternative mechanism of action. Thus, it can be inferred that the mechanism of action crucial is the penetration of the Mo- CBP3-PEPIII into the membrane and pore formation. Mo-CBP3-PEPIII has a great potential to be a new drug with a broad spectrum of action
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50805
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