Engenheiros do MIT reutilizam veneno de vespa como antibiótico: Peptídeos alterados do veneno de uma vespa sul-americana podem matar bactérias, mas não são tóxicos para as células humanas

O veneno de insetos como vespas e abelhas está cheio de compostos que podem matar bactérias. Infelizmente, muitos desses compostos também são tóxicos para os seres humanos, tornando impossível usá-los como drogas antibióticas. Após realizar um estudo sistemático das propriedades antimicrobianas de uma toxina normalmente encontrada em uma vespa sul-americana, pesquisadores do MIT criaram agora variantes do peptídeo que são potentes contra bactérias, mas não tóxicas para células humanas.

Engenheiros do MIT desenvolveram novos peptídeos antimicrobianos baseados em um peptídeo natural produzido por uma vespa sul-americana. Imagem: Wikimedia, Carlos J.. Afiado

Num estudo de murganhos, os pesquisadores descobriram que seu peptídeo mais forte poderia eliminar completamente Pseudomonas aeruginosa, uma cepa de bactéria que causa infecções respiratórias e outras e é resistente à maioria dos antibióticos.

“Reaproveitamos uma molécula tóxica em uma molécula viável para tratar infecções,” diz César de la Fuente-Nunez, um postdoc MIT. “Ao analisar sistematicamente a estrutura e função desses peptídeos, conseguimos ajustar suas propriedades e atividades.”

De la Fuente-Nunez é um dos autores seniores do artigo, que aparece em dezembro. 7 edição da revista Biologia das Comunicações da Natureza. Timóteo Lu, professor associado do MIT de engenharia elétrica e ciência da computação e de engenharia biológica, e Vani Oliveira, professor associado da Universidade Federal do ABC no Brasil, também são autores seniores. O autor principal do artigo é Marcelo Der Torossian Torres, um ex-aluno visitante no MIT.

Variantes venenosas

Como parte de suas defesas imunológicas, muitos organismos, incluindo humanos, produzir peptídeos que podem matar bactérias. Para ajudar a combater o surgimento de bactérias resistentes a antibióticos, muitos cientistas têm tentado adaptar esses peptídeos como potenciais novos medicamentos.

O peptídeo que de la Fuente-Nunez e seus colegas focaram neste estudo foi isolado de uma vespa conhecida como Polybia paulista. Este peptídeo é pequeno o suficiente – apenas 12 aminoácidos – que os pesquisadores acreditavam que seria viável criar algumas variantes do peptídeo e testá-las para ver se poderiam se tornar mais potentes contra micróbios e menos prejudiciais aos humanos.

“É um peptídeo pequeno o suficiente para que você possa tentar transformar tantos resíduos de aminoácidos quanto possível para tentar descobrir como cada bloco de construção está contribuindo para a atividade antimicrobiana e a toxicidade.,”de la Fuente-Nunez diz.

Como muitos outros peptídeos antimicrobianos, Acredita-se que este peptídeo derivado de veneno mata micróbios ao romper as membranas celulares bacterianas. O peptídeo tem uma estrutura alfa-helicoidal, que é conhecido por interagir fortemente com as membranas celulares.

Na primeira fase de seu estudo, os pesquisadores criaram algumas dezenas de variantes do peptídeo original e depois mediram como essas mudanças afetaram a estrutura helicoidal dos peptídeos e sua hidrofobicidade, o que também ajuda a determinar quão bem os peptídeos interagem com as membranas. Eles então testaram esses peptídeos contra sete cepas de bactérias e duas de fungos., possibilitando correlacionar sua estrutura e propriedades físico-químicas com sua potência antimicrobiana.

Com base nas relações estrutura-função que eles identificaram, os pesquisadores então projetaram outras dezenas de peptídeos para testes adicionais. Eles foram capazes de identificar porcentagens ideais de aminoácidos hidrofóbicos e aminoácidos carregados positivamente, e também identificaram um conjunto de aminoácidos onde quaisquer alterações prejudicariam a função geral da molécula.

Combatendo infecções

Para medir a toxicidade dos peptídeos, os pesquisadores os expuseram a células renais embrionárias humanas cultivadas em uma placa de laboratório. Eles selecionaram os compostos mais promissores para testar em ratos infectados com Pseudomonas aeruginosa, uma fonte comum de infecções do trato respiratório e urinário, e descobriu que vários dos peptídeos poderiam reduzir a infecção. Um deles, administrado em dose alta, poderia eliminá-lo completamente.

“Depois de quatro dias, esse composto pode eliminar completamente a infecção, e isso foi bastante surpreendente e emocionante porque normalmente não vemos isso com outros antimicrobianos experimentais ou outros antibióticos que testamos no passado com este modelo específico de camundongo,”de la Fuente-Nunez diz.

Os pesquisadores começaram a criar variantes adicionais que esperam poder eliminar infecções em doses mais baixas.. De la Fuente-Nunez também planeja aplicar essa abordagem a outros tipos de peptídeos antimicrobianos naturais quando ingressar no corpo docente da Universidade da Pensilvânia no próximo ano..

“Acho que alguns dos princípios que aprendemos aqui podem ser aplicáveis ​​a outros peptídeos semelhantes derivados da natureza.," ele diz. “Coisas como helicidade e hidrofobicidade são muito importantes para muitas dessas moléculas, e algumas das regras que aprendemos aqui podem definitivamente ser extrapoladas.”

Fonte: http://news.mit.edu, por Anne Trafton