O corpo humano produz muitos peptídeos antimicrobianos que ajudam o sistema imunológico a evitar infecções. Os cientistas que esperam aproveitar esses peptídeos como antibióticos em potencial descobriram agora que outros peptídeos no corpo humano também podem ter efeitos antimicrobianos potentes, expandindo o pool de novos candidatos a antibióticos.

No novo estudo, pesquisadores do MIT e da Universidade de Nápoles Federico II descobriram que fragmentos da proteína pepsinogênio, uma enzima usada para digerir alimentos no estômago, pode matar bactérias como Salmonella e E. coli.

Os pesquisadores acreditam que, ao modificar esses peptídeos para aumentar sua atividade antimicrobiana, eles podem ser capazes de desenvolver peptídeos sintéticos que podem ser usados ​​como antibióticos contra bactérias resistentes a medicamentos.

"Esses peptídeos realmente constituem um ótimo modelo para a engenharia. A ideia agora é usar a biologia sintética para modificá-los ainda mais e torná-los mais potentes, "diz Cesar de la Fuente-Nunez, um pós-doutorado do MIT e bolsista da Areces Foundation, e um dos autores seniores do artigo.

Outros autores do MIT do artigo, que aparece na edição de 20 de janeiro da revista Biologia Sintética ACS , são Timothy Lu, professor associado de engenharia elétrica e ciência da computação e de engenharia biológica, e Marcelo Der Torossian Torres, um ex-aluno visitante.

Descobrindo novas funções

Peptídeos antimicrobianos, que são encontrados em quase todos os organismos vivos, pode matar muitos micróbios, mas eles normalmente não são poderosos o suficiente para agir como antibióticos por conta própria. Muitos cientistas, incluindo de la Fuente-Nunez e Lu, têm explorado maneiras de criar versões mais potentes desses peptídeos, na esperança de encontrar novas armas para combater o problema crescente representado por bactérias resistentes a antibióticos.

Neste estudo, os pesquisadores queriam explorar se outras proteínas encontradas no corpo humano, fora dos peptídeos antimicrobianos previamente conhecidos, também pode ser capaz de matar bactérias. Para esse fim, eles desenvolveram um algoritmo de busca que analisa bancos de dados de sequências de proteínas humanas em busca de semelhanças com peptídeos antimicrobianos conhecidos.

"É uma abordagem de mineração de dados para encontrar facilmente peptídeos que antes eram inexplorados, "de la Fuente-Nunez diz." Temos padrões que sabemos que estão associados a peptídeos antimicrobianos clássicos, e o mecanismo de busca examina o banco de dados e encontra padrões semelhantes aos que sabemos que constituem um peptídeo que mata bactérias. "

Em uma tela de quase 2, 000 proteínas humanas, o algoritmo identificou cerca de 800 com possível atividade antimicrobiana. No artigo ACS Synthetic Biology, a equipe de pesquisa se concentrou no peptídeo pepsinogênio, cujo papel é quebrar as proteínas dos alimentos. Depois que o pepsinogênio é secretado pelas células que revestem o estômago, ácido clorídrico no estômago se mistura com pepsinogênio, convertendo-o em pepsina A, que digere proteínas, e em vários outros pequenos fragmentos.

Esses fragmentos, que anteriormente não tinha funções conhecidas, apareceram como candidatos na tela antimicrobiana.

Depois que os pesquisadores identificaram esses candidatos, eles os testaram contra bactérias cultivadas em pratos de laboratório e descobriram que eles podem matar uma variedade de micróbios, incluindo patógenos de origem alimentar, como Salmonella e E. coli, assim como outros, incluindo Pseudomonas aeruginosa, que freqüentemente infecta os pulmões de pacientes com fibrose cística. Este efeito foi observado em pH ácido, semelhante ao do estômago, e pH neutro.

“O estômago humano é atacado por muitas bactérias patogênicas, portanto, faz sentido termos um mecanismo de defesa do host para nos defender de tais ataques, "de la Fuente-Nunez diz.

Drogas mais potentes

Os pesquisadores também testaram os três fragmentos de pepsinogênio contra uma infecção de pele por Pseudomonas aeruginosa em camundongos, e descobriram que os peptídeos reduziram significativamente as infecções. O mecanismo exato pelo qual os peptídeos matam as bactérias é desconhecido, mas a hipótese dos pesquisadores é que suas cargas positivas permitem que os peptídeos se liguem às membranas bacterianas negativamente carregadas e façam buracos nelas, um mecanismo semelhante ao de outros peptídeos antimicrobianos.

Os pesquisadores agora esperam modificar esses peptídeos para torná-los mais eficazes, para que eles pudessem ser potencialmente usados ​​como antibióticos. Eles também estão buscando novos peptídeos de organismos que não sejam humanos, e eles planejam investigar mais alguns dos outros peptídeos humanos identificados pelo algoritmo.

"Temos um atlas de todas essas moléculas, e a próxima etapa é demonstrar se cada um deles realmente tem propriedades antimicrobianas e se cada um deles poderia ser desenvolvido como um novo antimicrobiano, "de la Fuente-Nunez diz.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.