Dizajn i testiranje adepantina – novih peptidnih antibiotika

As an important part of the innate immune system of all organisms, antimicrobial peptides, are considered as a possible solution for fighting bacteria resistant to standard antibiotics.Crucial characteristic of peptide antibiotic, as drug candidate is its high selectivity, parameterized as the ratio of concentration causing 50% haemolysis (HC50) against erythrocytes and the minimal inhibitory concentration (MIC) against the reference bacterium Escherichia coli. Using the “Designer” algorithm adepantins were designed - highly selective artificial glycine and lysine rich peptides in predominant α helical conformation, having less than 50% homology of primary sequence to any known sequence of antimicrobial peptides. The algoritham used our database of anuran antimicrobial peptides with known selectivity index. Structure and activity of adepantins were experimentally and computationally tested in their monomeric, dimeric and fluorescently labelled form. Experimental investigations performed on different bacteria strains showed high selectivity of adepantins for Gram-negative bacteria ( MIC = 0.5 - 4 μM ), especially E. coli. In membrane permeabilization measurements, different membrane models were used and adepantins showed rapid permeabilization of both membranes of E. coli. These tests provided insight in their mode of action. All monomeric adepantins have exceptionally low haemolytic activity, while dimers expressed certain toxicity against host cells. It is proven that adepantins bind efficiently to the cell surface of the host cell membranes without subsequent membrane damage. Gathered results confirmed that adepantins are indeed highly selective artificial peptide antibiotics.Kao važan dio urođenog imunološkog sustava svih živih bića, antimikrobni peptidi, smatraju se možebitnim riješenjem u brobi protiv bakterija otpornih na standardne antibiotike. Važna osobina dobrog kandidata za budući lijek njegova je selektivnost, koja se određuje kao omjer koncentracije pri kojoj se opaža 50%-tna hemolitična aktivnost prema eritrocitima i minimalne inhibitorne koncentracije pri kojoj se opaža 100%-tna inhibicija rasta bakterije Escherichije coli. Algoritmom „Designer“ dizajnirani su adepantini–veoma selektivni umjetni peptid i u konformaciji α uzvojnice, bogati glicinom i lizinom, a sličnost njihovih sekvenci s poznatim antimikrobnim peptidima manja je od 50%. Algoritam je koristio našu bazu podataka antimikrobnih peptida iz anura s poznatim indeksom selektivnosti. Eksperimentalnim i računalnim metodama istražene su strukture i aktivnosti monomera, dimera i fluorescentno označenih oblika adepantina. Eksperimentalna istraživanja provedena na različitim sojevima bakterija pokazala su visoku selektivnost adepantina prema Gram-negativnim bakterijama ( MIC = 0.5 - 4 μM ), naročito prema E. coli. U mjerenju propusnosti membrana rabljeni su različiti modeli membrana, a pokazalo se da adepantini vrlo brzo povećavaju propusnost obje membrane E. coli. Time je dobiven uvid u mehanizme djelovanja adepantina. Svi monomeri adepantina imaju izrazito malu hemolitičnost prema eritrocitima, dok su dimeri pokazali određenu toksičnost prema ljudskim stanicama. Dokazano je da se adepantini vežu na staničnu površinu ljudskih stanica bez popratnog oštećenja membrane. Prikupljeni rezultati potvrdili su adepantine kao jako selektivne umjetne peptidne antibiotike