Prospecção e caracterização de peptídeos antimicrobianos com atividade antifúngica

Abstract

Os fungos exibem uma grande diversidade e estimativas sugerem que existam 5 milhões de espécies na Terra. Eles desempenham papéis cruciais na natureza. Contudo, também estão associados a problemas, como causar doenças em humanos. As micoses sistêmicas ganham destaque por afetarem um grande número de pessoas e resultarem em um alto número de mortes anuais. Para tratar essas condições, os antifúngicos são utilizados. A era desses fármacos começou com o polieno anfotericina B e se desenvolveu com a flucitosina, azóis e equinocandinas. No entanto, a resistência fúngica têm aumentado, o que levou a um interesse crescente em terapias alternativas. Uma dessas alternativas promissoras são os Peptídeos Antifúngicos (AFPs), que possuem várias vantagens sobre os antifúngicos convencionais, incluindo múltiplos modos de ação, especificidade para componentes fúngicos e menor toxicidade para células humanas. No entanto, a pesquisa sobre AFPs enfrenta desafios, como a relativa dificuldade de classificação e de determinar seu modo de ação. Este estudo teve como objetivo avaliar e caracterizar sequência e estrutura de peptídeos antimicrobianos que possuem atividade antifúngica. Para isso, foram selecionados um total de 22 peptídeos do banco de dados de AMPs APD3 para as análises. Fornecendo as sequências ao software ExPASy, foi observado que os AFPs recuperados tendem a ser catiônicos e anfifílicos, com alto conteúdo hidrofóbico. Em seguida, vários alinhamentos múltiplos de sequências foram realizados utilizando o software MAFFT, tendo sua acurácia validada pelo software GUIDANCE2. Os resultados mostraram que existe uma conservação de cisteínas entre todos os peptídeos e de aminoácidos polares ou hidrofóbicos adjacentes. Por fim, as sequências empregadas no preditor estrutural AlphaFold2 e os modelos resultantes foram validados. Os modelos obtiveram pontuações elevadas de predição e os gráficos de Ramachandran confirmaram alta acurácia. A estrutura predominante foram as alfas hélices, seguidas de hairpins de folhas beta antiparalelas. Em suma, os AFPs têm um grande potencial na luta contra infecções fúngicas e, embora não tenha sido encontrado um padrão definido, este estudo contribui para o entendimento de como torná-los alternativas mais eficazes aos antifúngicos tradicionais.

Fungi exhibit a vast diversity and estimates suggest that there are 5 million species on Earth. They play various critical roles in nature. However, they are also associated with issues, such as causing diseases in humans. Systemic mycoses have gained prominence for affecting a large number of people and resulting in a high annual death toll. To treat these conditions, antifungals are used. The era of these drugs began with amphotericin B polyene and developed with flucytosine, azoles, and echinocandins. However, fungal resistance has increased, leading to a growing interest in alternative therapies. One promising alternative is Antifungal Peptides (AFPs), which have several advantages over conventional antifungals, including multiple modes of action, specificity for fungal components, and lower toxicity to human cells. However, AFP research faces challenges, such as the relative difficulty of classifying and determining their mode of action. This study aimed to evaluate and characterize the sequence and structure of antimicrobial peptides with antifungal activity. To achieve this, a total of 22 peptides from the AMPs APD3 database were selected for the analyses. Sequences were provided to the ExPASy software, it was observed that the recovered AFPs tend to be cationic and amphiphilic, with a high hydrophobic content. Multiple sequence alignments were then created using MAFFT software, with their accuracy validated by GUIDANCE2 software. The analysis results indicated a conservation of cysteines among all peptides and adjacent polar or hydrophobic amino acids. Finally, the sequences were used in the AlphaFold2 structural predictor and the resulting models were validated. The models achieved high prediction scores, and Ramachandran plots confirmed their high accuracy. The predominant structures were alpha helices, followed by anti-parallel beta-sheet hairpins. In summary, AFPs hold significant potential in the battle against fungal infections. While a defined pattern has not been identified, this study contributes to the understanding of how to make them more effective alternatives to traditional antifungals.