Síntesis y evaluación de la actividad antibacteriana de potenciales fármacos basados en péptidos derivados de Buforina y Lactoferricina Bovina funcionalizados con moléculas antimicrobianas

Abstract

El aumento de la resistencia de los patógenos a los antibióticos y las pocas opciones terapéuticas existentes para tratar las infecciones, ha llevado a que la Organización Mundial de la Salud (OMS) considere de carácter prioritario el desarrollo de nuevos fármacos antibacterianos eficaces y seguros. En la búsqueda de los nuevos antibacterianos, los péptidos antimicrobianos (PAMs) como la Lactoferricina bovina (LfcinB) y la Buforina (Buf) surgen como una alternativa, por sus destacadas propiedades antimicrobianas particularmente contra bacterias. Esta investigación se fundamenta en el desarrollo y obtención de potenciales fármacos antibacterianos mediante la mejora de PAMs existentes a través de la modificación de sus estructuras para obtener moléculas con mayor actividad. Esto se logró mediante la estrategia denominada funcionalización o conjugación, que consiste en la unión de los PAMs con otras moléculas de diferente naturaleza química con propiedades antibacterianas. Para esto, se diseñaron y sintetizaron mediante la síntesis de péptidos en fase sólida y la estrategia Fmoc/tBu (SPPS-Fmoc/tBu), péptidos que incluyen las secuencias: RLLR, RLLRRLLR, RRWQWR y RWQWRWQWR, que posteriormente fueron funcionalizadas con diversas moléculas orgánicas no peptídicas como (i) Aminoácidos no naturales: Ácido 6-aminohexanoico, (ii) Compuestos Organometálicos: Ferroceno (Fc) y Organotin IV (OrgSn), (iii) Fitoquímicos: juglona (Jug), (iv) Antioxidantes: ácido Caféico (Caf) y ácido Ferúlico (Fer) y (v) Antibióticos: Ácido Oxolínico (Oxo). Los péptidos funcionalizados fueron purificados, caracterizados por RP-HPLC y espectrometría de masas MALDI-TOF. Después se evaluó la actividad antibacteriana contra dos cepas bacterianas E. coli ATCC 25922 y S. aureus ATCC 25923 mediante el método de microdilución en caldo, con el fin de establecer si se logró potenciar la actividad antibacteriana. Los resultados muestran que la mayoría de los péptidos funcionalizados presentaron mayor actividad antibacteriana en comparación con los péptidos originales sin conjugar. Particularmente, los péptidos funcionalizados con ácido oxolínico presentaron la mayor actividad antibacteriana frente a cepas Gram positivas y Gram negativas. Mediante este trabajo se logró identificar péptidos promisorios que pueden ser considerados para futuros estudios en el desarrollo de agentes terapéuticos para el tratamiento de infecciones bacterianas.

Abstract: The increase in the resistance of pathogens to antibiotics and the few therapeutic options available to treat infections has led the World Health Organization (WHO) to consider as a priority the development of new effective and safe antibacterial drugs. In the search for the new antibacterials, antimicrobial peptides (PAMs) such as bovine lactoferricin (LfcinB) and Buforin (Buf) emerge as an alternative, due to their outstanding antimicrobial properties, particularly against bacteria. This research is based on the development and obtaining of potential antibacterial drugs through the improvement of existing PAMs with the modification of their structures to obtain molecules with greater activity. This was achieved through the strategy called functionalization or conjugation, which consists of the union of the PAMs with other molecules of different chemical nature with antibacterial properties. For this, we designed and synthesized by the synthesis of solid phase peptides and the Fmoc / tBu strategy (SPPS-Fmoc / tBu), peptides that include the sequences: RLLR, RLLRRLLR, RRWQWR and RWQWRWQWR, which were later functionalized with various non-peptidic organic compounds such as (i) Non-natural amino acids: 6-aminohexanoic acid, (ii) Organometallic compounds: Ferrocene (Fc) and Organotin IV (OrgSn), (iii) Phytochemicals: juglone (Jug), (iv) Antioxidants: Caffeic acid (Caf) and Ferulic acid (Fer) and (v) Antibiotics: Oxolinic acid (Oxo). The functionalized peptides were purified, characterized by RP-HPLC and MALDI-TOF mass spectrometry. The antibacterial activity against two bacterial strains E. coli ATCC 25922 and S. aureus ATCC 25923 was then evaluated by means of the microdilution method in broth, in order to establish whether the antibacterial activity was potentiated. The results shows that most of the functionalized peptides have higher antibacterial activity compared to the original unconjugated peptides. Particularly, functionalized peptides with oxolinic acid showed the highest antibacterial activity against Gram positive and Gram negative strains. Through this work we managed to identify promising peptides that can be considered for future studies in the development of therapeutic agents for the treatment of bacterial infections.