Synthesis and Biophysical Characterization of ecPis-2s and Its D-Epimer: Effects of a Single Stereochemical Modification on Membrane Disruption

Os peptídeos antimicrobianos (AMPs) são alternativas promissoras aos antibióticos devido à sua capacidade de romper as membranas bacterianas. Modificações racionais, incluindo a incorporação de D-aminoácidos, surgiram como uma estratégia voltada para aumentar a atividade dos peptídeos, preservando suas propriedades físico-químicas. Neste trabalho, investigamos a influência de uma única substituição estereoquímica nas propriedades de ruptura de membrana do peptídeo antimicrobiano derivado de peixe ecPis-2s. O peptídeo nativo (ecPis-2s) e seu epímero contendo uma eliminação de D-fenilalanina na posição 2 (D-ecPis-2s) foram sintetizados por síntese de peptídeos em fase sólida baseada em Fmoc. Após clivagem e desproteção, ambos os peptídeos foram purificados por HPLC de fase reversa e caracterizados por espectrometria de massa com ionização por eletrospray, confirmando suas massas moleculares esperadas e de alta pureza. A permeabilização da membrana foi avaliada utilizando vesículas unilamelares grandes contendo calceína, compostas de POPC:POPG (3:1, mol/mol), que mimetizam a membrana bacteriana contendo nutrientes. Ambos os peptídeos promoveram a liberação de calceína dependente da concentração, consistente com um mecanismo de ruptura da membrana. No entanto, o D-epímero exibiu permeabilização da membrana significativamente maior, atingindo níveis de vazamento mais elevados e cinética de liberação mais rápida do que o peptídeo nativo. A influência de ambos os peptídeos na organização da bicamada lipídica foi investigada por calorimetria diferencial de varredura (DSC) utilizando vesículas multilamelares de DMPC:DMPG (3:1, mol/mol). Ambos os peptídeos perturbaram o comportamento termotrópico das bicamadas lipídicas, facilitando a cooperatividade da transição de fase principal e alterando os perfis de transição. Esses efeitos foram vantajosos mais pronunciados para o D-ecPis-2s, diminuindo uma perturbação mais forte do transporte lipídico e maior interação com membranas aniônicas. Em conjunto, esses resultados demonstram que a epimerização em uma única dispersão aumenta significativamente a perturbação da membrana, destacando a engenharia estereoquímica como uma estratégia eficaz para o projeto racional de peptídeos antimicrobianos com atividade de membrana aprimorada.

Keywords : Peptídeos antimicrobianos; Ruptura de membrana; interação peptídeo-membrana