O desenvolvimento de resistência antimicrobiana e a consequente seleção de microrganismos multirresistentes consolidam-se como grandes ameaças à saúde global. Neste contexto, a busca por novas drogas antimicrobianas/microbicidas é fundamental e compostos como os peptídeos antimicrobianos (AMPs) tornaram-se alvos atraentes. Os AMPs são compostos químicos de massa molar média e grande diversidade estrutural, produzidos por todos os seres vivos e com capacidade de inibir o crescimento de e/ou matar microrganismos. O AMP Cheferina I (Chef I) foi isolado das raízes de Capsella bursa-pastoris e é resultado da proteólise de uma proteína da família das proteínas ricas em glicina, que em plantas estão relacionadas às funções de defesa e cicatrização. O nosso grupo de pesquisa foi pioneiro no desenvolvimento e estudo de análogos truncados amidados deste AMP atípico rico em glicina (67,9%) e histidina (28,6%), que se mostraram ativos frente às diferentes cepas de Candida e a S. cerevisiae pela internalização/ação celular acompanhada de manutenção da integridade da membrana plasmática; o análogo amidado (Chef Ia) e o análogo marcado com 5(6)-carboxifluoresceína/FAM (FAM-Chef Ia) tiveram as suas atividades antifúngicas potencializadas por íons Zn2+. Este trabalho deu continuidade ao estudo do efeito dos íons metálicos divalentes Zn2+, Cu2+, Ca2+ e Mg2+ nas atividades anticandida/fungistática e candidacida/fungicida a diferentes pHs e forças iônicas, estruturas e localizações intracelulares destes análogos. Os resultados na ausência de íons em pH 5,1 revelaram maior atividade do análogo fluorescente em relação à do não fluorescente. Neste mesmo pH, as atividades anticandida e candidacida de Chef Ia foram influenciadas negativamente pelos íons Ca2+ e Mg2+ (2-4 vezes) enquanto que, na presença de íons Zn2+ as atividades anticandida de ambos os análogos foram aumentadas (Chef Ia: 8-64 vezes; FAM-Chef Ia: 4-32 vezes). Os íons Cu2+ aumentaram a atividade anticandida de Chef Ia (2-4 vezes), mas não a do análogo fluorescente, mas as atividades candidacidas de ambos foram melhoradas (Chef Ia: 2-8 vezes; FAM-Chef Ia: 2 vezes). Em pH 5,1, os íons Zn2+ mantiveram a atividade anticandida de Chef Ia em alta força iônica, mas só FAM-Chef Ia exibiu atividade candidacida. Em pH 7,4 ambos análogos foram inativos em baixa e alta forças iônicas na ausência e presença de Zn2+ ou Cu2+. As maiores porcentagens de folhas-β-antiparalelas e dobras foram observadas no espectro de DC de Chef Ia em pH 7,4, sendo que aqueles registrados em pH 5,1 e 7,4 em presença de íons Zn2 e Cu2+ indicaram a formação de quelatos estruturalmente distintos. Ambos os peptídeos são bioquelantes em potencial, sendo as proporções peptídeo: íon obtidas as seguintes: FAM-Chef Ia = 1:2 para Cu2+, 1:10 para Zn2+; Chef Ia = 1:1 para Cu2+. A análise da internalização celular de FAM-Chef Ia permitiu a suposição de dois mecanismos de internalização (translocação direta e endocitose), sendo que nas células vivas a presença de Zn2+ afetou negativamente a translocação direta (p 0,0343) e potencializou a endocitose (p 0,0002). / The development of antimicrobial resistance and the consequent selection of multiresistant microorganisms have become major threats to global health. In this context, the search for new antimicrobial/microbicidal drugs is crucial and the antimicrobial peptides (AMPs) have been seen as attractive targets. AMPs are chemical compounds of medium molecular mass and high structural diversity produced by all living beings, capable of inhibiting the growth of microorganisms and killing them. The AMP Shepherin I (Shep I) was isolated from the roots of Capsella bursa-pastoris, being a bioactive peptide encrypted in a glycine-rich protein from a family that in plants are strictly related to defense and healing functions. Our research group has pioneered the development and study of amidated truncated analogues of this atypical glycine- (67.9%) and histidine-rich (28.6%) AMP, which has shown activity against different strains of Candida and S. cerevisiae through cellular internalization with maintenance of the plasma membrane integrity. The amide analogue (Chef Ia) and its fluorescent analog labeled with 5 (6) - carboxyfluorescein / FAM (FAM-Chef Ia) had their antifungal activities potentiated by Zn2+ ions, so the present work continued examining the effect of the divalent metallic ions Zn2+, Cu2+, Ca2+ and Mg2+ on the anticandidal/fungistatic and candidacidal/fungicide activities at different pHs and ionic forces, structures and intracellular locations of these analogues. The results in the absence of those ions at pH 5.1 revealed that the fluorescently labelled analog was more potent than the nonfluorescent. At the same pH, Shep Ia anticandidal and candidacidal activities were negatively influenced by Ca2+ and Mg2+ ions (2-4 fold), whereas in the presence of Zn2+ ions the anticandidal activities of both analogues were increased (Shep Ia: 8-64 fold, FAM- Shep Ia: 4-32 fold). Cu2+ ions increased Shep Ia anticandidal activity (2-4 fold) but not that of FAM-Shep Ia, nevertheless, the candidacidal activities of both analogues were increased (Shep Ia: 2-8 fold, FAM-Shep Ia: 2 fold). Also at pH 5.1, the Zn2+ ions helped retaining the anticandidal activity of Shep Ia at high ionic strength, although only FAM-Shep Ia exhibited candidacidal activity. At pH 7.4 both analogues were inactive at low and high ionic strengths in the absence or presence of Zn2+ or Cu2+. The highest percentages of antiparallel β-sheet and turns were observed in Shep Ia CD spectrum at pH 7.4, while those recorded at pH 5.1 and 7.4 in the presence of Zn2+ or Cu2+ ions indicated the formation of structurally different chelates. Both peptides are potential biochelates, with the following peptide:ion ratios: FAM-Shep Ia = 1: 2 for Cu2+, 1:10 for Zn2+; Shep Ia = 1: 1 for Cu2+. The analysis of the cellular internalization of FAM-Chef Ia allowed the assumption of two mechanisms of internalization (direct translocation and endocytosis) and in the living cells the presence of Zn2+ negatively affected the direct translocation (p 0.0343) and potentiated endocytosis (p 0.0002).

Proteínas e peptídeos ricos em glicina são encontrados em animais e plantas. Alguns apresentam atividade antimicrobiana. Como pouco se sabe sobre suas síntese, estrutura, relação estrutura-atividade e mecanismo de ação, tais tópicos foram estudados para os antimicrobianos cheferina I (Chef I) e/ou fragmentos da acantoscurrina (acanto). No que se refere à Chef I (67,9% de Gly, 28,6% de His, seis repetições do motivo GGH e uma Tyr), sintetizamos, purificamos, caracterizamos e testamos Chef I, os seus análogos truncados na(s) porção(ções) N- ou/e C-terminal (is) e os análogos amidados Chef la, Chef I (3-28)a e Chef I (6-28)a. Os três últimos e Chef I foram igualmente ativos frente a cepas de C. albicans (MIC: 12,5 µM), mas não frente a cepas de C. tropicalis e S. cerevisiae. A amidação tornou o análogo Chef I (3-28)a mais ativo frente a tais cepas. Enquanto as atividades antifúngicas de Chef la e de seus análogos foram reduzidas pelo aumento da força iônica, elas foram aumentadas em presença de ZnCl2 5-10 µM. A 62,5 µM a Chef la foi letal para C. albicans MDM8. Ela foi pouco hemolítica em tampão fosfato contendo NaCl ou em tampão glicose fosfato isotônico (100 µM: 18%). Análises por microscopia confocal e citometria de fluxo revelaram que Chef la marcada com carboxifluoresceína (FAM-Chef la) foi rapidamente internalizada nas células de C. albicans MDM8, um processo que não foi afetado pela força iônica do meio e se mostrou dependente de ATP e temperatura. Quanto aos fragmentos da acanto (proteína com 132 aminoácidos, 73% de Gly e 3 repetições de uma seqüência de 26 aminoácidos), estudamos a síntese em fase sólida dos fragmentos N- e C-terminais, acanto (1-22) e acanto (101-132) , respectivamente, e da porção repetitiva, acanto (23-48). Apesar de uma predição teórica não ter indicado alto potencial de agregação para a acanto, as sínteses foram problemáticas: a ocorrência de aminoacilações incompletas repetitivas a 60° C usando diferentes estratégias, resinas, reagentes acopladores, solventes e sais caotrópicos sugeriram a ocorrência de agregação das cadeias peptídicas em crescimento sobre as resinas O uso da resina CLEAR amida permitiu a obtenção do acanto (113-132). Tentativa de síntese convergente em fase sólida não foi bem sucedida. Espectros Raman das peptidil-resinas obtidas confirmaram a presença de estruturas em folha β pregueada. Somente o uso combinado de resina CLEAR amida, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH e LiCI permitiram a síntese total de acanto (101-132) . O uso da resina CLEAR ácida permitiu a síntese do fragmento acanto (23-48) e acanto (10-22) , esta última durante a tentativa de síntese do acanto (1-22) . Os rendimentos foram baixissimos e os espectros Raman das peptidil-resinas correspondentes também indicaram a formação de folhas β pregueadas. Estes resultados indicaram que Chef I (3-28)a mimetiza Chef I, que Chef la é um fungicida potente com alvo intracelular, que a internalização do seu análogo marcado na célula de levedura ocorra via endocitose, que a Chef la tem potencial para agir como uma droga de uso tópico e que os fragmentos de acanto são \"difficult sequences\" típicas. / Proteins and peptides with high content of glycine have been found in animais and plants. Some of them display antimicrobial activity. As little is known about their chemical synthesis, structure, structure-activity relationship and mode of action, we studied such topics using shepherin I (Shep I) and fragments of acanthoscurrin (acantho) as targets. Concerning to Shep I (67.9% of Gly, 28.6% of His, six direct repeats of the motif GGH and one Tyr), we synthesized, purified, characterized and tested Shep I, its analogues truncated at the N- and/or C-terminal portions and the amidated analogues Shep la, Shep I (3-28)a and Shep I (6-28)a. The last three analogues and Shep I were equally active against C. albicans (MIC: 12.5 µM) strains, but not against C. tropicalis and S. cerevisiae strains. Cterminal amidation made Shef I (3-28)a more active against those fungai strains. Anticandidal activities of Shep la and truncated analogues were inhibited in high ionic strength solutions, but enhanced at 10 µM ZnCI (2 to 8-fold). At 62.5 µM (5 MIC), Shep la killed C. albicans MDM8 in 30 mino It caused low hemolysis in phosphate buffered saline and isotonic glucose phosphate buffer (100 µM: 18%). Confocal microscopy and flow cytometry analyses revealed that Shep I modified with carboxyfluorescein (FAM-Shep la) was rapidly internalized into C. albicans MDM8 cells, process not affected by ionic strength and showed to be energy and temperature-dependent. As to the fragments of acantho (a protein with 132 amino acids, 73% of Gly, and three repeats of 26 amino acids), we studied solid-phase syntheses of the N- and C-terminal portions, acantho (1-22) and acantho (101-132), respectively, and of the repetitive portion, acantho (23-48). A theoretical prediction did not indicate high aggregation potential for acantho, but solid-phase syntheses were troublesome: repetitive incomplete aminoacylations took place even at 60°C using different strategies, resins, coupling reagents, solvents and chaotropic salts, suggesting aggregation of the growing peptide chains. Change to CLEAR amide resin allowed obtaining acantho (113-132) . Attempt using convergent solid phase synthesis was not successful. Raman spectra of the growingpeptidyl-resins revealed pleated β-sheet structures. Only the combination of CLEAR amide resin, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH and LiCl allowed the total synthesis of acantho (101-132). The use of CLEAR acid resin also allowed obtaining the fragments acantho (23-48) and acantho (10-22), the last one during the attempt of the synthesis of acantho (1-22). The synthesis yields were extremely low and, again, the Raman spectra of the growing peptide-resins indicated the occurrence of pleated β-sheet structures. Altogether, the results indicated that Shep l (3-28)a mimics the fungicidal activity of Shep l, Shep la is a potent anticandidacidal peptide that has an intracellular target, FAM Shep la may be internalized into the fungai cells via endocytosis, Shep la has the potential to act as a drug for topical use and acantho fragments are typical difficult sequences.

Proteínas e peptídeos ricos em glicina são encontrados em animais e plantas. Alguns apresentam atividade antimicrobiana. Como pouco se sabe sobre suas síntese, estrutura, relação estrutura-atividade e mecanismo de ação, tais tópicos foram estudados para os antimicrobianos cheferina I (Chef I) e/ou fragmentos da acantoscurrina (acanto). No que se refere à Chef I (67,9% de Gly, 28,6% de His, seis repetições do motivo GGH e uma Tyr), sintetizamos, purificamos, caracterizamos e testamos Chef I, os seus análogos truncados na(s) porção(ções) N- ou/e C-terminal (is) e os análogos amidados Chef la, Chef I (3-28)a e Chef I (6-28)a. Os três últimos e Chef I foram igualmente ativos frente a cepas de C. albicans (MIC: 12,5 µM), mas não frente a cepas de C. tropicalis e S. cerevisiae. A amidação tornou o análogo Chef I (3-28)a mais ativo frente a tais cepas. Enquanto as atividades antifúngicas de Chef la e de seus análogos foram reduzidas pelo aumento da força iônica, elas foram aumentadas em presença de ZnCl2 5-10 µM. A 62,5 µM a Chef la foi letal para C. albicans MDM8. Ela foi pouco hemolítica em tampão fosfato contendo NaCl ou em tampão glicose fosfato isotônico (100 µM: 18%). Análises por microscopia confocal e citometria de fluxo revelaram que Chef la marcada com carboxifluoresceína (FAM-Chef la) foi rapidamente internalizada nas células de C. albicans MDM8, um processo que não foi afetado pela força iônica do meio e se mostrou dependente de ATP e temperatura. Quanto aos fragmentos da acanto (proteína com 132 aminoácidos, 73% de Gly e 3 repetições de uma seqüência de 26 aminoácidos), estudamos a síntese em fase sólida dos fragmentos N- e C-terminais, acanto (1-22) e acanto (101-132) , respectivamente, e da porção repetitiva, acanto (23-48). Apesar de uma predição teórica não ter indicado alto potencial de agregação para a acanto, as sínteses foram problemáticas: a ocorrência de aminoacilações incompletas repetitivas a 60° C usando diferentes estratégias, resinas, reagentes acopladores, solventes e sais caotrópicos sugeriram a ocorrência de agregação das cadeias peptídicas em crescimento sobre as resinas O uso da resina CLEAR amida permitiu a obtenção do acanto (113-132). Tentativa de síntese convergente em fase sólida não foi bem sucedida. Espectros Raman das peptidil-resinas obtidas confirmaram a presença de estruturas em folha β pregueada. Somente o uso combinado de resina CLEAR amida, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH e LiCI permitiram a síntese total de acanto (101-132) . O uso da resina CLEAR ácida permitiu a síntese do fragmento acanto (23-48) e acanto (10-22) , esta última durante a tentativa de síntese do acanto (1-22) . Os rendimentos foram baixissimos e os espectros Raman das peptidil-resinas correspondentes também indicaram a formação de folhas β pregueadas. Estes resultados indicaram que Chef I (3-28)a mimetiza Chef I, que Chef la é um fungicida potente com alvo intracelular, que a internalização do seu análogo marcado na célula de levedura ocorra via endocitose, que a Chef la tem potencial para agir como uma droga de uso tópico e que os fragmentos de acanto são \"difficult sequences\" típicas. / Proteins and peptides with high content of glycine have been found in animais and plants. Some of them display antimicrobial activity. As little is known about their chemical synthesis, structure, structure-activity relationship and mode of action, we studied such topics using shepherin I (Shep I) and fragments of acanthoscurrin (acantho) as targets. Concerning to Shep I (67.9% of Gly, 28.6% of His, six direct repeats of the motif GGH and one Tyr), we synthesized, purified, characterized and tested Shep I, its analogues truncated at the N- and/or C-terminal portions and the amidated analogues Shep la, Shep I (3-28)a and Shep I (6-28)a. The last three analogues and Shep I were equally active against C. albicans (MIC: 12.5 µM) strains, but not against C. tropicalis and S. cerevisiae strains. Cterminal amidation made Shef I (3-28)a more active against those fungai strains. Anticandidal activities of Shep la and truncated analogues were inhibited in high ionic strength solutions, but enhanced at 10 µM ZnCI (2 to 8-fold). At 62.5 µM (5 MIC), Shep la killed C. albicans MDM8 in 30 mino It caused low hemolysis in phosphate buffered saline and isotonic glucose phosphate buffer (100 µM: 18%). Confocal microscopy and flow cytometry analyses revealed that Shep I modified with carboxyfluorescein (FAM-Shep la) was rapidly internalized into C. albicans MDM8 cells, process not affected by ionic strength and showed to be energy and temperature-dependent. As to the fragments of acantho (a protein with 132 amino acids, 73% of Gly, and three repeats of 26 amino acids), we studied solid-phase syntheses of the N- and C-terminal portions, acantho (1-22) and acantho (101-132), respectively, and of the repetitive portion, acantho (23-48). A theoretical prediction did not indicate high aggregation potential for acantho, but solid-phase syntheses were troublesome: repetitive incomplete aminoacylations took place even at 60°C using different strategies, resins, coupling reagents, solvents and chaotropic salts, suggesting aggregation of the growing peptide chains. Change to CLEAR amide resin allowed obtaining acantho (113-132) . Attempt using convergent solid phase synthesis was not successful. Raman spectra of the growingpeptidyl-resins revealed pleated β-sheet structures. Only the combination of CLEAR amide resin, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH and LiCl allowed the total synthesis of acantho (101-132). The use of CLEAR acid resin also allowed obtaining the fragments acantho (23-48) and acantho (10-22), the last one during the attempt of the synthesis of acantho (1-22). The synthesis yields were extremely low and, again, the Raman spectra of the growing peptide-resins indicated the occurrence of pleated β-sheet structures. Altogether, the results indicated that Shep l (3-28)a mimics the fungicidal activity of Shep l, Shep la is a potent anticandidacidal peptide that has an intracellular target, FAM Shep la may be internalized into the fungai cells via endocytosis, Shep la has the potential to act as a drug for topical use and acantho fragments are typical difficult sequences.