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Type: Dissertação
Title: Avaliação do mastoparano-L e seus derivados frente a cepas de Staphylococcus aureus associadas a mastite bovina
Author: Orozco, Raquel Marcela Quigua
First Advisor: Franco, Octávio Luiz
Co-Advisor: Cardoso, Marlon Henrique e Silva
Referee Member: Santos, Marcelo de Oliveira
Referee Member: Maria Neto, Simone
Resumo: A mastite bovina (MB) consiste em uma doença caracterizada pela inflamação da glândula mamária causada por bactérias patogênicas, resultando em grandes perdas econômicas nos sistemas de produção de lacticínios. Dentre as espécies bacterianas associadas a MB, S. aureus representa um dos agentes etiológicos bacterianos mais comumente encontrados nos sítios de infecção. Os antibióticos convencionais continuam a ser a principal ferramenta de tratamento e controle da mastite bovina. No entanto, a evolução da resistência bacteriana, bem como a possível presença de resíduos destes medicamentos e de microrganismos patogênicos no leite torna necessário o desenvolvimento de estratégias alternativas de tratamento. Neste sentido, os peptídeos antimicrobianos (PAMs) representam candidatos terapêuticos promissores para o tratamento de doenças como a MB. No presente estudo o peptídeo isolado da peçonha de vespa, mastoparano-L, e três de seus derivados obtidos previamente por meio de estratégias do desenho racional, foram caracterizados funcional e estruturalmente. Assim, foi avaliada a eficiência do peptídeo mastoparano-L, bem como de três de seus derivados, denominados mastoparano-MO, mastoparano-R1 e [I5, R8] MP, contra cepas de S. aureus isoladas de bovinos acometidos com mastite. Inicialmente, foi observado que as modificações realizadas à sequência do peptídeo parental, mastoparano-L, para a obtenção dos derivados, levaram a alteração das propriedades físico-químicas como a carga, hidrofobicidade e momento hidrofóbico destes peptídeos. Em relação à comparação estrutural, todos os derivados exibem estruturas tridimensionais teóricas em -hélice. Contudo, os derivados mastoparano-R1 e [I5, R8] MP apresentam maiores porcentagens de -hélice (64,3% para mastoparano-L e 78,6% para mastoparano-R1 e [I5, R8] MP), sendo o mastoparano-MO, o derivado com a menor porcentagem de -hélice (57,9%). Em adição, os resultados da avaliação estrutural dos peptídeos indicam que os modelos tridimensionais gerados para os análogos são estereoquimicamente possíveis e confiáveis. Assim, os resultados dos ensaios de concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM) mostraram que o derivado mastoparano-MO exibiu um leve aumento da atividade antibacteriana (16 μM), quando comparado como o peptídeo parental (32 μM). Contrariamente, o derivado mastoparano-R1 não foi capaz de inibir o crescimento das cepas testadas. Por fim, as melhores atividades foram reportadas para o peptídeo [I5, R8] MP, exibindo CIM dentre 4-16 μM e CBM dentre 8-16 μM. Deste modo, avaliou-se a atividade bactericida deste derivado ([I5, R8] MP), ao longo de 90 min, frente à cepa S. aureus Aurora. Assim, foi determinado que o peptídeo [I5, R8] MP, a uma concentração de 8 μM, reduz totalmente a carga bacteriana inicial (4 log10) de S. aureus Aurora após 70 min de incubação. Nos ensaios hemolíticos foi observado que, a uma concentração de 100 μM, o peptídeo parental (mastoparano-L) e o derivado mastoparano-MO resultaram nas maiores porcentagens de hemólise (62% e 50%, respectivamente); enquanto que os derivados mastoparano-R1 e [I5, R8] MP resultaram em menos de 20% de hemólise de eritrócitos bovinos. Deste modo, o potencial terapêutico do derivado [I5, R8] MP observado no presente estudo torna possível a aplicação deste peptídeo para estudos futuros, visando o tratamento da MB.
Abstract: Bovine mastitis (BM) consists in a disease characterized by mammary gland inflammation caused by pathogenic bacteria, resulting in substantial economic losses in the dairy production systems. Among the bacterial species associated with bovine mastitis, S. aureus represents one of the most common bacterial etiological agents found at infection sites. Conventional antibiotics remain the main tool for BM treatment and control. Nevertheless, the bacterial resistance evolution, as well as the possible presence of such drugs residues and pathogenic microorganisms in milk leads to the need of developing alternative treatment strategies. In this sense, antimicrobial peptides (AMPs) represent promising therapeutic candidates for the treatment of diseases like BM. In the present study, the peptide isolated from wasp venom, mastoparan-L, and three of its derivates previously obtained through rational design strategies, were functionally and structurally characterized. Thus, it was evaluated the mastoparan-L peptide efficiency, as well as its three derivates, denominated mastoparan-MO, mastoparan-R1 and [I5, R8] MP, against S. aureus strains isolated from bovine with mastitis. Initially, it was observed that the mastoparan-L parental peptide sequence modifications, to obtain the derivates, led to physicochemical properties alterations such as charge, hydrophobicity and hydrophobic moment of these peptides. Regarding structural comparison, all derivatives exhibit theoretical three-dimensional -helix structures. Moreover, mastoparan-R1 and [I5, R8] MP derivates have higher percentages of -helix (64.3% for mastoparan-L and 78.6% for mastoparan-R1 and [I5, R8] MP), being the mastoparan-MO, the derivate with the lowest percentage of -helix (57.9%). In addition, the structural peptide evaluation results indicate that the structural models generated for the analogs are stereochemically possible and reliable. Thus, the results of the minimal inhibitory concentration (MIC) and minimal bactericidal concentration (MBC) showed that the mastoparan-MO exhibited a slight increase in its antibacterial activity (16 μM) when compared to parental peptide (32 μM). Otherwise, the mastoparan-R1 derivate was uncapable of inhibiting the tested strains growth. Finally, the highest activities were reported for the [I5, R8] MP peptide, exhibiting MICs between 4-16 μM and MBCs between 8-16 μM. Thus, the bactericidal activity of this derivate ([I5, R8] MP) against S. aureus Aurora was evaluated during 90 min. Therefore, it was determined that the peptide [I5, R8] MP, at a concentration of 8 μM, totally reduced the initial bacterial load (4 log10) of S. aureus Aurora after 70 min of incubation. In hemolytic assays it was observed that at a concentration of 100 μM, the parental peptide (mastoparan-L) and the mastoparan-MO derivate resulted in the highest percentages of hemolysis (62% and 50%, respectively); whereas mastoparan-R1 and [I5, R8] MP derivates caused less than 20% hemolysis of bovine erythrocytes. In this way, the therapeutic potential of the [I5, R8] MP derivate observed in the present study makes possible the application of this peptide in future studies, aiming BM treatment.
Keywords: Mastoparanos
Desenho racional
Mastite bovina
Resistência bacteriana
Mastoparans
Rational design
Bovine mastitis
Bacterial resistance
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11239
Issue Date: 27-Sep-2019
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Dissertações)



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