Dinâmica molecular de jaburetox e peptídeos derivados em bicamada fosfolipídica

Abstract

O Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo entomotóxico liberado a partir da Urease da Canavalia ensiformis no sistema digestivo de insetos suscetíveis. Foi demonstrada experimentalmente a ação do Jaburetox no rompimento de bicamadas fosfolipídicas. A fim de elucidar as regiões ativas do peptídeo, foram criados outros três peptídeos mutantes por deleção: duas “metades” (Jbtx-C-ter e Jbtx-N-ter) e um peptídeo no qual a região acreditada como a ativa (um grampo b) removida (chamado Jbtx-Db). Foram realizadas, no presente trabalho, simulações de Dinâmica Molecular dos quatro peptídeos em solução aquosa, a fim de desvendar a estabilidade das estruturas tridimensionais propostas, bem como inseridos em membranas bicamada de 1-palmitoil-2-oleil-glicero-3-fosfatidilcolina (POPC) em configuração transmembrana e completamente inserido na região hidrofóbica. Os quatro peptídeos comportaram-se de maneiras diversas em solução aquosa. O Jbtx e o Jbtx-C-ter mantiveram-se em conformação muito similar à proposta por modelagem por homologia, enquanto que o Jbtx-N-ter apresentou-se completamente desenovelado e o Jbtx-Db, como duas a-hélices antiparalelas. Quando inseridos em bicamada, diversos comportamentos foram observados. Em configuração transmembrana, o Jbtx foi capaz de atrair cabeças polares dos fosfolípídeos para dentro da bicamada, evidenciando um mecanismo do tipo toroidal. Em inserção horizontal, ocorre a migração do grampo b para fora da bicamada, evidenciando que este não é a região ativa. O Jbtx-Db não apresentou perturbação da bicamada em inserção transmembrana, e na inserção horizontal o mesmo ancorou-se nas duas interfaces da membrana. Postula-se um mecanismo do tipo barril. O Jbtx-N-ter, completamente desordenado, migrou parcialmente para fora da bicamada na inserção transmembrana. Horizontalmente, o Jbtx-N-ter tornou-se mais globular, sem contudo ordernar-se. Não foi possível evidenciar mecanismos para este peptídeo. Por fim, o Jbtx-C-ter apresentou-se rígido. Este ancorou-se em ambas inserções nas duas interfaces da bicamada. É sugerido um mecanismo de carpete para a desestabilização da membrana.

The entomotoxic peptide Jaburetox (Jbtx) is released from the Canavalia ensiformis urease in the gut of susceptible insects. Experimentally, Jaburetox exhibits membrane disruptive properties. Three other deletion mutant peptides were created in order to elucidate the active regions of jbtx: two “halves” (dubbed Jbtx-C-ter and Jbtx-N-ter) and a peptide with the b-hairpin motiv, once believed to be the active site, deleted (dubbed Jbtx-Db). In the present work, Molecular Dynamics simulations were performed of systems containing each peptide in aqueous solution, in order to determine the stability of their predicted tridimensional structures, and embedded in a 1-Palmitoyl-2-oleyl-glycero-3- phosphatidylcholine (POPC) bilayer in both transmembrane and totally submerged in the hidrophobic region configurations. All four peptides behaved differently in aqueous solution. Jbtx and Jbtx-C-ter kept structures very similar to the ones proposed by homology modelling, while Jbtx-N-ter remained completely disordered and Jbtx-Db presented itself as two antiparallel a-helices.