This PhD thesis is the result of the combination of experimental and computational techniques with the aim of understanding the mechanism of action of de novo cyclic decapeptides with high antimicrobial activity. By experimental techniques the influence of the replacement of the phenylalanine for tryptophan residue in their antimicrobial activity was tested and the stability in human serum was also analyzed, in order to evaluate their potential therapeutic application as antitumor agents. On the other hand, the interaction amongst the peptide BPC194 c(KKLKKFKKLQ), the best candidate from the whole library of cyclic peptides, and a model anionic membrane was simulated. The results showed a structure-function relationship derived from the stable conformation of the peptides involved in the membrane permeabilization. As a result, a rational design was performed being BPC490 the peptide with best antimicrobial activity compared with the best active peptide from the original library. / Aquesta tesi doctoral resulta de la combinació d’estudis mitjançant tècniques experimentals i computacionals amb l’objectiu d’entendre el mecanisme d’acció de "de novo" decapèptids cíclics amb elevada activitat antimicrobiana. Experimentalment, es va avaluar la influència de la substitució dels residus de fenilalanina per triptòfan en la seva activitat antimicrobiana i també la seva estabilitat sèrum humà, per tal de valorar la seva possible aplicació terapèutica envers el càncer. Per altra banda, es va simular la interacció del pèptid BPC194 c(KKLKKFKKLQ), millor candidat de la biblioteca de pèptids cíclics, amb models aniònics de bicapa lipídica. Els resultats van posar en manifest una relació estructura-funció derivada de la conformació estable dels pèptids que participen directament en la permeabilització de la membrana. Es va procedir doncs al disseny racional de nous pèptids cíclics sent el pèptid BPC490 el que va presentar una millor activitat bacteriana en comparació amb el pèptid més actiu de la llibreria original.

Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'aplicació de pèptids antimicrobians en la lluita contra agents patògens de cultius de plantes d'interès econòmic.L'estratègia sintètica s'ha portat a terme utilitzant metodologies convencionals de síntesi de pèptids en fase sòlida com l'estratègia tridimensional ortogonal Fmoc/tBut/Allyl. Ha calgut fer la recerca de les condicions òptimes per a l'eliminació del grup Allyl i la ciclació. D'entre els pèptids cíclics de 4-10 aminoacids sintetitzats, el decapèptid c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) ha resultat ésser el més efectiu i s'ha pres com a base per al disseny d'una quimioteca de 56 pèptids. Dels resultats obtinguts s'ha sintetitzat una segona quimioteca basada en l'estructura general c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) determinada com la que posseix el millor perfil d'activitat. Els pèptids més efectius obtinguts constituixen els primers exemples de pèptids cíclics actius contra E. amylovora i poden ser considerats com a bons candidats pel desenvolupament d'agents antimicrobians efectius en protecció vegetal. / This PhD thesis was centred on the study of the application of de novo designed head-to-tail cationic cyclic peptides as inhibitors of the plant pathogenic microorganisms responsible for diseases in plants of great economic importance.The solid-phase synthesis of the cyclopeptides was carried out using a three-dimensional orthogonal Fmoc/tBut/Allyl strategy. The optimisation study of the allyl group removal and of the head-to-tail cyclization of linear peptides on SynPhase Lanterns was required for the syntheses. From the synthesized cyclic peptides of 4 to 10 residues, the cyclodecapeptide c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) was the most active and has been used as parent peptide in a using a combinatorial chemistry approach. From the results, a second library based on the structure c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) has been synthesized. The best cyclodecapeptides are the first examples of cyclic peptides effective against E. amylovora and make them potential candidates for the development of antimicrobial agents for use in plant protection.

In the present PhD thesis we studied the solid-phase peptide synthesis of antimicrobial peptides derived from the lead peptides BP100 and BPC194. First, peptides derived from BP100 containing D-amino acids at different positions of the sequences were prepared. Moreover, peptidotriazoles derived from BP100 were also synthesized containing the triazole ring at the side-chain of different amino acids. Then, we proceeded to perform studies for the synthesis of multivalent peptides derived from BPC194. To achieve this objective, the synthesis of cyclic peptides containig a triazole ring at amino acids side-chain with different elongations was carried out. Finally, we prepared various carbopeptides containing 2 and 4 units of BP100 and/or its derivatives. The evaluation of the biological activity allowed the identification of active sequences against the economically important phytopathogenic bacteria and fungi and not toxic against eukaryotic cells. / En aquesta tesi doctoral es va estudiar la preparació en fase sòlida de pèptids antimicrobians derivats dels pèptids lead BP100 i BPC194. En primer lloc, es varen preparar derivats del pèptid lineal BP100 incorporant D aminoàcids en diferents posicions de la seqüència. A més, també es varen sintetitzar derivats d'aquest pèptid lead incorporant un anell de triazole a la cadena lateral de diferents aminoàcids. Posteriorment, es va procedir a l'estudi de la síntesi dd pèptids multivalents derivats de BPC194. Per aconseguir aquest objectiu es va portar a terme la síntesi de pèptids cíclics incorporant un anell de triazole a la cadena lateral d’aminoàcids amb diferents allargades de cadena. Finalment, va procedir a la preparació de carbopèptids contenint 2 i 4 unitats de BP100 i/o derivats. L’avaluació de l’activitat biològica dels pèptids sintetitzats va permetre idenficar seqüències actives enfront de bacteris fitopatògens i fongs i poc tòxiques enfront cèl•lules eucariotes.