Identificación, caracterización molecular y evaluación antimicrobiana de catelicidinas del yacaré overo (Caiman latirostris)

Abstract

La resistencia antimicrobiana múltiple representa un problema crítico que exige el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos. Esta investigación se centra en péptidos antimicrobianos derivados de las catelicidinas de Caiman latirostris, un modelo animal poco utilizado en estudios científicos. Estos péptidos fueron evaluados por su potencial terapéutico frente a la mastitis bovina, una enfermedad ampliamente extendida causada principalmente por Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Para ello, se analizaron cepas bacterianas provenientes tanto de la colección de cultivos tipo (ATCC) como de aislados clínicos de mastitis y endometritis bovina. La investigación combina enfoques computacionales y experimentales. El enfoque computacional permitió predecir actividades antimicrobianas, hemolíticas, antivirales y anticancerígenas de dos péptidos, denominados plcat1lat y plcat2lat. Además, se validaron sus estructuras secundarias y terciarias, y se analizaron sus interacciones con membranas bacterianas mediante simulaciones moleculares. El enfoque experimental incluyó la caracterización de las alfa hélices mediante dicroísmo circular y pruebas microbiológicas de concentración mínima inhibitoria (32–512 μg/mL), así como estudios de actividad antibiofilm. La microscopia electrónica de barrido evidenció disrupciones morfológicas en las bacterias tratadas, siendo más marcadas en E. coli. Los resultados confirman que ambos péptidos poseen actividad antimicrobiana y antibiofilm, con mayor efectividad antimicrobiana. Aunque su estructura es prometedora, podría optimizarse para mejorar su desempeño. Futuras investigaciones deberían evaluar su acción frente a una mayor diversidad de microorganismos.

Multidrug antimicrobial resistance represents a critical problem that demands the development of new therapeutic agents. This research focuses on antimicrobial peptides derived from cathelicidins of Caiman latirostris, an animal model rarely used in scientific studies. These peptides were evaluated for their therapeutic potential against bovine mastitis, a widespread disease mainly caused by Escherichia coli and Staphylococcus aureus. For this purpose, bacterial strains from both the American Type Culture Collection (ATCC) and clinical isolates of bovine mastitis and endometritis were analyzed. The study combines computational and experimental approaches. The computational approach enabled the prediction of antimicrobial, hemolytic, antiviral, and anticancer activities of two peptides, named plcat1lat and plcat2lat. Additionally, their secondary and tertiary structures were validated, and their interactions with bacterial membranes were analyzed using molecular simulations. The experimental approach included the characterization of alpha helices via circular dichroism and microbiological tests to determine the minimum inhibitory concentration (32–512 μg/mL), as well as antibiofilm activity studies. Scanning electron microscopy revealed morphological disruptions in treated bacteria, which were more pronounced in E. coli. The results confirm that both peptides exhibit antimicrobial and antibiofilm activities, with greater antimicrobial effectiveness. Although their structure is promising, it could be optimized to improve performance. Future research should evaluate their action against a broader range of microorganisms.