Diseño, síntesis y aplicaciones de nuevas estructuras peptídicas con actividad antimicrobiana

Abstract

Los péptidos antimicrobianos forman parte del sistema inmune no específico de muchos organismos superiores. Las bacterias son sensibles a la acción de estas moléculas debido a que ellas son catiónicas y su blanco de acción son las membranas bacterianas, que contienen una alta proporción de fosfolípidos aniónicos. El objetivo de esta Tesis ha sido diseñar y sintetizar nuevas estructuras peptídicas antimicrobianas sobre la base de la secuencia de la bacteriocina Plantaricina 149 (YSLQMGATAIKQVKKLFKKKGG), así como estudiar las propiedades fisicoquímicas, biológicas y terapéuticas de estas nuevas moléculas, a fin de evaluar su potencial terapéutico y sus aplicaciones tecnológicas. Los resultados de esta tesis en su conjunto muestran que muchos de los lipopeptidos y oligomeros sintetizados tienen buenas propiedades antimicrobianas contra un amplio espectro de bacterias Gram positivas y Gram negativas y levaduras. En este sentido, los compuestos antibacterianos más promisorio fueron los lipopeptidos de A2 (IKQVKKLFKK, región 10 a 19 de Plantaricin 149) conjugados con acidos grasos saturados e insaturados, los cuales mostraron valores de concentracion inhibitoria mínima entre 0,7 y 20,7 micromolar, y el compuesto antifúngico mas interesante fue el lipopéptido de DA4 (KLFKKLFK, región 15 a 18 de Plantaricin 149) conjugado con ácido octanoico (concentración inhibitoria mínima de 13,6 micromolar). Asimismo, los resultados obtenidos con péptidos que contienen N-metil y D-aminoacidos sugieren que la sustitución con estos aminoacidos no naturales es una buena estrategia para superar algunas limitaciones de los péptidos en el diseño de nuevas drogas.

Antimicrobial peptides are part of the non-specific immune system of many higher organisms. Bacteria are sensitive to the action of antimicrobial peptides as these molecules are positively charged and their target of action is the bacterial membrane, which contain a high proportion of anionic phospholipids. The aim of this Thesis was to design and synthesize new antimicrobial peptide structures based on the sequence of the bacteriocin Plantaricin 149 (YSLQMGATAIKQVKKLFKKKGG), and to study their physicochemical, biological and therapeutic properties in order to evaluate their potential therapeutic and technological applications. The results of this Thesis as a whole have shown that many of the synthesized oligomers and lipopeptides have excellent antimicrobial properties against a broad spectrum of Gram positive and Gram negative bacteria and yeasts. In this sense, the most promising antibacterial compounds were the lipopeptides of A2 (IKQVKKLFKK, 10 to 19 region of Plantaricin 149) conjugated with saturated and unsaturated fatty acids, with values of minimal inhibitory concentration between 0.7 and 20.7 micromolar, and the most interesting antifungal compound was the lipopeptide of DA4 (KLFKKLFK, 15 to 18 region of Plantaricin 149) conjugated with octanoic acid (minimal inhibitory concentration of 13.6 micromolar). Also, the results obtained with peptides containing N-methyl and D-amino acids suggest that the substitution with these unnatural amino acids is a good strategy to overcome some of the limitations of the peptides in the design of new drugs.