Avaliação estrutural e atividades antiproliferativa, antiviral, antiparasitária e antibacteriana dos peptídeos Stigmurina e TsAP-2 presentes na peçonha do escorpião Tityus stigmurus

The resistance to conventional drugs in diseases of infectious and neoplasic origin is a serious public health problem worldwide, presenting high morbidity and mortality, leading to an incessant search for new therapeutic agents in different natural sources. In this context, the scorpion venom co...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Silva, Alessandra Daniele da
Outros Autores: Pedrosa, Matheus de Freitas Fernandes
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32518
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Silva, Alessandra Daniele da
Avaliação estrutural e atividades antiproliferativa, antiviral, antiparasitária e antibacteriana dos peptídeos Stigmurina e TsAP-2 presentes na peçonha do escorpião Tityus stigmurus
description The resistance to conventional drugs in diseases of infectious and neoplasic origin is a serious public health problem worldwide, presenting high morbidity and mortality, leading to an incessant search for new therapeutic agents in different natural sources. In this context, the scorpion venom constitutes a rich arsenal of bioactive molecules, being non disulphide-bridged peptides (NDBPs) target of studies due to its multifunctional actions. Stigmurin (FFSLIPSLVGGLISAFK-NH2, 1795.2 Da) and TsAP-2 (FLGMIPGLIGGLISAFK-NH2, 1733.2 Da) are NDBPs identified on the venom gland transcriptome of the Tityus stigmurus. Considering the multifunctional action of NDBPS, in this study the three-dimensional structure of the Stigmurin was elucidated by nuclear magnetic resonance and the antiproliferative, immunomodulatory, antiparasitic, antiviral, antioxidant and antibiofilm activity of the synthetic peptides Stigmurin and TsAP-2 were evaluated. The healing and antibiotic effects of both peptides were evaluated by bacterial wound infection model in vivo, as well as expanding the in vitro antibacterial potential of the TsAP-2. Stigmurin in trifluoroethanol: water (40:60%) showed a random conformation in the N-terminal region, with a helical structure from the seventh amino acid residue, being the first NDBP present in the venom of scorpions of the genus Tityus with an elucidated three-dimensional structure. Stigmurin and TsAP-2 revealed antiproliferative action on neoplastic cells in non-toxic concentration for normal cells, modulating the release of nitrite in murine macrophages stimulated by lipopolysaccharides. Stigmurin and TsAP-2 did not demonstrate a leishmanicidal effect on the amastigote form of Leishmania braziliensis. However, TsAP-2 revealed a high trypanocidal action of on epimastigote and trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi, and broad spectrum of antibacterial action against Gram-positive and Gram-negative microorganisms. A protective effect on primate renal epithelial cells against Zika virus infection was demonstrated in the pretreatment assay for both peptides, revealing a high virucidal action on herpes simplex virus type 1, with antiviral activity in post-infection assay. In addition, Stigmurin and TsAP-2 were able to scavenge the hydroxyl radical in vitro at concentration of 10 µM and 5 µM, respectivety, reducing its action in high concentrations, suggesting the formation of agglomerates. Both peptides showed antibiofilm activity, as well as antibacterial action in the skin wound infection model, increasing the retraction rate of the lesion, suggesting the ability to induce tissue repair. In histopathological analysis, TsAP-2 promoted increased neovascularization and re-epithelization, reducing necrosis in the surgical wound.The data suggest that Stigmurin and TsAP-2 are promising multifunctional peptides for use as prototype to obtaining new therapeutic agents.
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In this context, the scorpion venom constitutes a rich arsenal of bioactive molecules, being non disulphide-bridged peptides (NDBPs) target of studies due to its multifunctional actions. Stigmurin (FFSLIPSLVGGLISAFK-NH2, 1795.2 Da) and TsAP-2 (FLGMIPGLIGGLISAFK-NH2, 1733.2 Da) are NDBPs identified on the venom gland transcriptome of the Tityus stigmurus. Considering the multifunctional action of NDBPS, in this study the three-dimensional structure of the Stigmurin was elucidated by nuclear magnetic resonance and the antiproliferative, immunomodulatory, antiparasitic, antiviral, antioxidant and antibiofilm activity of the synthetic peptides Stigmurin and TsAP-2 were evaluated. The healing and antibiotic effects of both peptides were evaluated by bacterial wound infection model in vivo, as well as expanding the in vitro antibacterial potential of the TsAP-2. Stigmurin in trifluoroethanol: water (40:60%) showed a random conformation in the N-terminal region, with a helical structure from the seventh amino acid residue, being the first NDBP present in the venom of scorpions of the genus Tityus with an elucidated three-dimensional structure. Stigmurin and TsAP-2 revealed antiproliferative action on neoplastic cells in non-toxic concentration for normal cells, modulating the release of nitrite in murine macrophages stimulated by lipopolysaccharides. Stigmurin and TsAP-2 did not demonstrate a leishmanicidal effect on the amastigote form of Leishmania braziliensis. However, TsAP-2 revealed a high trypanocidal action of on epimastigote and trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi, and broad spectrum of antibacterial action against Gram-positive and Gram-negative microorganisms. A protective effect on primate renal epithelial cells against Zika virus infection was demonstrated in the pretreatment assay for both peptides, revealing a high virucidal action on herpes simplex virus type 1, with antiviral activity in post-infection assay. In addition, Stigmurin and TsAP-2 were able to scavenge the hydroxyl radical in vitro at concentration of 10 µM and 5 µM, respectivety, reducing its action in high concentrations, suggesting the formation of agglomerates. Both peptides showed antibiofilm activity, as well as antibacterial action in the skin wound infection model, increasing the retraction rate of the lesion, suggesting the ability to induce tissue repair. In histopathological analysis, TsAP-2 promoted increased neovascularization and re-epithelization, reducing necrosis in the surgical wound.The data suggest that Stigmurin and TsAP-2 are promising multifunctional peptides for use as prototype to obtaining new therapeutic agents. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A resistência a fármacos convencionais em doenças de origem infecciosa e neoplásica consiste em um grave problema de saúde pública mundial, apresentando elevada morbidade e mortalidade, levando a incessante busca por novas moléculas terapêuticas em diferentes fontes naturais. Nesse contexto, a peçonha de escorpiões constitui um rico arsenal de moléculas bioativas, sendo os peptídeos sem pontes dissulfetos (PSPDs) alvo de estudos devido as suas ações multifuncionais. Stigmurina (FFSLIPSLVGGLISAFK-NH2, 1795,2 Da) e TsAP-2 (FLGMIPGLIGGLISAFK-NH2, 1733,2 Da) são PSPDs identificados no transcriptoma da glândula de peçonha do escorpião Tityus stigmurus. Considerando a ação multifuncional de PSPDs, neste estudo foi elucidado a estrutura tridimensional da Stigmurina por ressonância magnética nuclear e avaliadas as atividades antiproliferativa, imunomoduladora, antiparasitária, antiviral, antioxidante e antibiofilme dos peptídeos sintéticos Stigmurina e TsAP-2. Os efeitos cicatrizante e antibiótico de ambos os peptídeos foram avaliados no modelo de infecção bacteriana de feridas in vivo, bem como expandido o potencial antibacteriano in vitro do TsAP-2. Stigmurina em trifluoroetanol: água (40:60%) apresentou uma conformação randômica na região N-terminal, com uma estrutura helicoidal a partir do sétimo resíduo de aminoácido, sendo o primeiro PSPD antimicrobiano presente na peçonha de escorpiões do gênero Tityus com estrutura tridimensional elucidada. Stigmurina e TsAP-2 revelaram ação antiproliferativa sobre as células neoplásicas em concentração não tóxica para célula normal, modulando a liberação de nitrito em macrófagos murinos estimulados por lipopolissacarídeo. Stigmurina e TsAP-2 não demonstraram efeito leishmanicida sobre a forma amastigota de Leishmania braziliensis. No entanto, o TsAP-2 revelou uma elevada ação tripanocida sobre as formas epimastigota e tripomastigota de Trypanosoma cruzi, e amplo espectro de ação antibacteriano em microrganismos Gram-positivos e Gram-negativos. Um efeito protetor nas células epiteliais renais de primatas contra a infecção pelo vírus do Zika foi demonstrado no ensaio de pré-tratamento com ambos os peptídeos, revelando uma elevada ação virucida sobre o vírus do herpes simples tipo 1, com atividade antiviral no ensaio de pós-infecção. Além disso, Stigmurina e TsAP-2 foram capazes de sequestrar o radical hidroxila in vitro na concentração de 10 µM e 5 µM, respectivamente, reduzindo sua ação em concentrações elevadas, sugerindo a formação de aglomerados. Ambos os peptídeos demonstraram atividade antibiofilme, bem como apresentaram ação antibacteriana no modelo de infecção de ferida de pele, aumentando a velocidade de retração da lesão, sugerindo a capacidade de indução do reparo tecidual. Na análise histológica, TsAP-2 promoveu o aumento da neovascularização e reepitelização, reduzindo a necrose na ferida cirúrgica. Os dados sugerem que Stigmurina e TsAP-2 constituem peptídeos multifuncionais promissores para utilização como protótipo na obtenção de novos agentes terapêuticos. 2021-05-13T17:16:35Z 2021-05-13T17:16:35Z 2020-12-17 doctoralThesis SILVA, Alessandra Daniele da. Avaliação estrutural e atividades antiproliferativa, antiviral, antiparasitária e antibacteriana dos peptídeos Stigmurina e TsAP-2 presentes na peçonha do escorpião Tityus stigmurus. 2020. 149f. Tese (Doutorado em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32518 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO TECNOLÓGICA EM MEDICAMENTOS