Interaction of cationic surfactants with DPPC membranes: effect of a novel N α-benzoylated arginine-based compound

Cationic amino acid-based surfactants are known to interact with the lipid bilayer of microorganism resulting in cell death through a disruption of the membrane topology. To elucidate the interaction of a cationic surfactant synthesized in our lab, investigations involving Nα-benzoyl-arginine decyl amide (Bz-Arg-NHC10), and model membranes composed by 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) were done. Bz-Arg-NHC10was able to penetrate into DPPC monolayers up to a critical pressure of 59.6 mN m−1. Differential scanning calorimetry revealed that as the concentration of Bz-Arg-NHC10 increased, the main transition temperature of DPPC slightly decreased. Atomic force microscopy (AFM) in situ experiments performed on supported DPPC bilayers on mica allowed monitoring the changes induced by Bz-Arg-NHC10. DPPC bilayer patches were partially removed, mainly in borders and bilayer defects for 50 µM Bz-Arg-NHC10 solution. Increasing the concentration to 100 µM resulted in a complete depletion of the supported bilayers. Surface plasmon resonance (SPR) experiments, carried out with fully DPPC bilayers covered chips, showed a net increase of the SPR signal, which can be explained by Bz-Arg-NHC10 adsorption. When patchy DPPC bilayers were formed on the substrate, a SPR signal net decrease was obtained, which is consistent with the phospholipids’ removal observed in the AFM images. The results obtained suggest that the presence of the benzoyl group attached to the polar head of our compound would be the responsible of the increased antimicrobial activity against gram-negative bacteria when compared with other arginine-based surfactants.Fil: Hermet, Melisa. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación de Proteínas Vegetales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Fait, María Elisa. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación de Proteínas Vegetales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Vazquez, Romina Florencia. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Maté, Sabina María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: García, María Teresa. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto de Química Avanzada de Catalunya; EspañaFil: Morcelle del Valle, Susana Raquel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación de Proteínas Vegetales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Bakas, Laura Susana. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación de Proteínas Vegetales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentin