A. Technologie d’affichage des phages. B. Structure chimique du peptide. C. Interaction spécifique du peptide cible. D. Activité antibactérienne in vivo. Crédit : Xi Ma, Laboratoire national de nutrition et d’alimentation animales, Collège des sciences et technologies animales, Université agricole de Chine
Les antibiotiques sont largement utilisés dans le traitement clinique et la production animale comme moyen efficace de lutter contre les infections microbiennes. Les peptides antimicrobiens, en tant qu’alternatives potentielles aux antibiotiques, ont montré des applications prometteuses. Cependant, en raison de leur activité antimicrobienne à large spectre, la plupart des peptides antimicrobiens ont tendance à provoquer un déséquilibre dans la flore intestinale de l’hôte. De plus, l’utilisation systémique de médicaments à large spectre pour le traitement d’infections localisées peut entraîner une toxicité, qui ne doit pas être négligée.
La technologie de phage display implique la fusion de fragments d’ADN codant des protéines exogènes ou des polypeptides à petites molécules avec des gènes de phage codant des protéines de surface, qui existent ensuite à la surface des phages au moyen de protéines de fusion. Les protéines exogènes et les polypeptides à petites molécules reconnaissent et se lient spécifiquement aux molécules cibles. Par conséquent, cette technologie est largement utilisée pour cribler des médicaments ciblés, préparer des vaccins et des anticorps monoclonaux, et surveiller et diagnostiquer des tumeurs.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont examiné neuf séquences d’heptapeptides provenant d’une bibliothèque de peptides aléatoires à l’aide de la technologie d’affichage de phages, avec S. aureus 6538 comme bactérie cible. publié dans la revue mLife.
La séquence heptapeptide ayant la plus grande affinité (SYWVRAS) a été sélectionnée comme domaine cible. Les chercheurs ont encore amélioré son activité antimicrobienne en ajoutant plusieurs acides aminés cationiques (R ou K) à l’extrémité C-terminale après avoir lié la séquence heptapeptide à la temporine-SHf, qui est riche en acides aminés hydrophobes, via GGG comme lieur. Comparé à la temporine-SHf, le peptide conçu avait une activité antimicrobienne spécifique plus élevée contre S. aureus. Cela suggère que la séquence heptapeptide sélectionnée améliore efficacement l’activité antimicrobienne spécifique après concaténation avec le peptide modèle.
Pour vérifier davantage l’effet du traitement SFK2 sur l’intégrité de la membrane, S. aureus 6538 a été incubé avec une concentration finale de 8 μM de SFK2, et la distribution de fluorescence a été observée sous un microscope confocal à balayage laser. La fluorescence verte (SYTO9) et la fluorescence rouge (PI) de S. aureus ATCC 6538 induites sous 8 μM de SFK2 se chevauchaient, indiquant une perturbation grave de sa membrane cellulaire et conduisant à la mort cellulaire.
Par la suite, pour étudier la capacité de ciblage de SFK2, S. aureus ATCC 6538 et E. coli ATCC 25922 ont été mélangés 1:1, traités avec 8 μM de SFK2, puis des colorants fluorescents SYTO9 et PI ont été ajoutés pour observation à l’aide d’un microscope confocal à balayage laser. La fluorescence verte et la fluorescence rouge de S. aureus ATCC 6538 ont été induites pour se chevaucher à une concentration de 8 μM de SFK2, tandis qu’E. coli ATCC 25922 n’a émis qu’une fluorescence verte sans fluorescence rouge, indiquant que son intégrité membranaire n’a pas été perturbée.
S. aureus, P. aeruginosa et E. coli ont été incubés avec différentes concentrations de SFK2 et leur intégrité membranaire a été quantifiée par cytométrie de flux. 8, 4 et 2 μM de SFK2 ont induit respectivement 92,78 %, 70,08 % et 28,38 % de mortalité de S. aureus. Cependant, P. aeruginosa et E. coli ont maintenu une survie supérieure à 90 %, même à la concentration finale de 8 μM de SFK2, avec des différences négligeables par rapport au témoin.
Pour vérifier cette hypothèse plus en détail, un microscope électronique à balayage (MEB) et une microscopie électronique à transmission (MET) ont été utilisés pour observer les changements morphologiques chez S. aureus traité avec SFK2. La surface de S. aureus non traité était intacte et bien arrondie sous MEB. S. aureus s’est rompu après 2 h de traitement avec 2 μM de SFK2, et il y a eu un écoulement du contenu hors de la cellule. Sous le MET, la structure de la membrane cellulaire de S. aureus dans le groupe témoin était complète et le cytoplasme était dense. Après traitement avec 2 μM de SFK2 pendant 2 h, la membrane cellulaire de S. aureus s’est rompue et le contenu cellulaire a été évacué.
Les chercheurs ont construit et évalué un modèle murin d’infection systémique en utilisant des injections intrapéritonéales et dans la veine de la queue. Les deux modes d’administration ont réduit de manière significative le nombre de colonies dans les organes, et les symptômes tels que la rupture hépatocellulaire et l’infiltration de cellules inflammatoires ont été considérablement réduits par rapport à ceux du témoin salin. Étant donné que les porcelets sont similaires aux humains en termes d’anatomie, de physiologie et de métabolisme nutritionnel, l’équipe a validé les effets in vivo de SFK2 en utilisant des porcelets comme modèle. Il a été constaté que SFK2 restait actif in vivo dans un modèle de porcelet pour le traitement de l’infection à S. aureus.
Ces résultats indiquent que la séquence d’heptapeptides criblée à l’aide de la technologie d’affichage de phages peut améliorer efficacement la capacité de ciblage spécifique du peptide contre S. aureus, fournissant une référence pour le développement ultérieur de médicaments antibactériens à spectre étroit.
Plus d’information:
Tao Wang et al., La conjugaison de séquences d’heptapeptides affichées sur phage améliore considérablement la capacité de ciblage spécifique des peptides antimicrobiens contre Staphylococcus aureus, mLife (2024). DOI : 10.1002/mlf2.12123
Fourni par Tsinghua University Press
Citation:La technologie d’affichage des phages améliore efficacement la capacité de ciblage spécifique des peptides antimicrobiens contre S. aureus (2024, 9 juillet) récupéré le 9 juillet 2024 à partir de
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2024-07-09 11:07:33
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