Une récente Nutriments une étude a criblé des peptides antibactériens obtenus à partir de protéines de sésame en utilisant in silico et in vitro méthodes pour explorer leur activité antibactérienne contre Escherichia coli et Staphylococcus aureus.
Étude: Effet antibactérien des peptides dérivés des protéines de sésame contre Escherichia coli et Staphylococcus aureus : analyses in silico et in vitro. Crédit d’image : ENTREPRISE CRÉATIVE D’ELAKSHI/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Les peptides antibactériens (ABP) sont endogènes dans de nombreux organismes différents, possèdent une hélice α ou un repli β distinctif et comprennent entre cinq et 50 acides aminés. Les ABP sont amphiphiles, ce qui indique qu’ils possèdent à la fois des extrémités hydrophobes et hydrophiles. Des recherches antérieures ont montré que les ABP peuvent cibler la membrane cytoplasmique et conduire à l’élimination des microbes et des cellules cancéreuses.
Sésamum indicum L., ou sésame, est une plante oléagineuse couramment cultivée riche en protéines de sésame comprise entre 17 et 40 %. In vitro et in vivo des études ont démontré que les peptides de graines de sésame présentent diverses propriétés thérapeutiques pertinentes, notamment la réduction des lipides sanguins, les antioxydants, la résistance au diabète et l’anti-âge ; cependant, l’activité antibactérienne des peptides de sésame reste incertaine.
À propos de l’étude
La présente étude visait à identifier des inhibiteurs peptidiques dérivés de la protéine de sésame, capables d’interagir avec les résidus du site actif de la dihydroptéroate synthase (DHPS), une enzyme cruciale dans la voie des folates.
Des outils bioinformatiques ont été déployés pour se concentrer sur deux protéines de sésame importantes, notamment la protéine de stockage de graines 2S 1 (Q9XHP1) et la protéine de stockage de graines de globuline 11S 2 (Q9XHP0). Les AMP sélectionnés ont été synthétisés in vitro, et leur concentration minimale inhibitrice (CMI) a été mesurée.
L’hydrolyse enzymatique hybride peut conduire à des peptides plus puissants que l’hydrolyse réalisée avec une seule enzyme. En conséquence, trois protéases couramment présentes dans le tractus gastro-intestinal ont été sélectionnées pour une digestion enzymatique simultanée.
L’analyse a porté sur des peptides comprenant de deux à 15 résidus d’acides aminés, ainsi que sur l’évaluation de leur toxicité, de leurs propriétés physicochimiques et de leur allergénicité.
Principales conclusions
Des peptides non sensibilisants, non toxiques et chargés positivement ont été sélectionnés pour le criblage moléculaire, car une charge plus élevée implique une plus grande activité antimicrobienne contre les agents pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs.
Les peptides Ala-Gly-Gly-Val-Pro-Arg et Ser-Thr-Ile-Arg ont inhibé la croissance des deux bactéries Gram-positives. Staphylococcus aureus et Gram négatif Escherichia coli. Les séquences précises d’acides aminés des deux protéines de sésame ont été déterminées à l’aide de la base de données Uniport. Grâce à une digestion enzymatique virtuelle, 229 peptides endogènes ont été obtenus.
Des études récentes ont identifié le court peptide Trp-Lys, qui est un puissant inhibiteur de Mycobacterium tuberculosis qui peut se lier à la fois aux régions de liaison aux sulfamides et au monophosphate de ptéridine, rendant ainsi cet agent moins vulnérable aux mutations résistantes aux médicaments. En raison de cette propriété, Trp-Lys a été sélectionné comme contrôle positif. Il est important de noter que Ser-Thr-Ile-Arg et Ala-Gly-Gly-Val-Pro-Arg ont surperformé Trp-Lys, démontrant ainsi leur viabilité en tant qu’ABP.
La charge positive nette des peptides a facilité leur activité antimicrobienne, car les peptides ayant une charge positive nette peuvent réagir avec les phospholipides membranaires bactériens de charge opposée, ce qui entraîne une perméabilité membranaire accrue et la mort cellulaire.
Des études antérieures ont élucidé l’association entre l’activité antimicrobienne et la charge des ABP. À cette fin, les ABP avec une charge nette positive sont attirés électrostatiquement vers les membranes microbiennes chargées négativement mais ne restent pas affectés par les membranes cellulaires de mammifères chargées neutrement.
Les charges positives sur les peptides AlaGly-Gly-Val-Pro-Arg et Ser-Thr-Ile-Arg pourraient être dues à la présence de l’acide aminé Arg. Dans des études antérieures, l’activité antibactérienne est renforcée à mesure que le nombre de résidus arginine présents dans les séquences peptidiques augmente.
Une autre particularité des ABP est leur hydrophobie. La membrane microbienne est constituée d’une bicouche lipidique de nature hydrophobe, qui augmente l’interaction entre les membranes phospholipidiques et le peptide.
Dans Ala-Gly-Gly-Val-Pro-Arg et Ser-Thr-Ile-Arg, des résidus d’acides aminés hydrophobes Ile, Ala et Pro sont présents, renforçant l’activité inhibitrice du peptide.
Conclusions
La détection précise des peptides dotés de propriétés antimicrobiennes peut être accélérée grâce aux outils de criblage informatique. Dans la présente étude, deux AMP d’AlaGly-Gly-Val-Pro-Arg et de Ser-Thr-Ile-Arg ont été criblés et synthétisés, tous deux non toxiques, stables et non allergènes. De plus, les peptides étaient dérivés de graines de sésame, offrant ainsi un vaste potentiel de recherche et de développement ultérieurs.
In vitro les expériences ont vérifié les propriétés antibactériennes des peptides. Plusieurs facteurs ont influencé l’interaction entre les peptides de sésame et le DHPS, notamment les interactions hydrophobes, les liaisons hydrogène, la force d’interaction des charges attractives et la force de Van der Waals. L’utilisation d’AlaGly-Gly-Val-Pro-Arg ou de Ser-Thr-Ile-Arg a conduit à la suppression des deux E. coli et S. aureus.
