O entendimento em nível molecular da interação tanto de vírus causadores de doenças (ou parte deles, como proteínas e peptídeos) quanto de moléculas candidatas a fármacos, é de suma importância para a terapia e tratamento de doenças. Neste trabalho, utilizamos técnicas biofísicas e bioquímicas para o estudo da interação entre miméticos de membrana e dois grupos de pequenas moléculas. A primeira relacionada a uma doença, o peptídeo de fusão da Dengue, sequência putativa da glicoproteína E do vírus da Dengue, e que se conserva entre outros flavivírus, como o vírus da Zika. Já o segundo grupo é formado por compostos de coordenação de cobre, Fenantrolina e os dipeptídeos Ala-Gly e Ala-Phe: Cu(L-dipeptídeo)(Fenantrolina), e que são potenciais candidatos a fármacos antitumorais. Nossos resultados mostram que as moléculas de ambos os grupos são capazes de interagir e modificar as propriedades do sistema mimético de membrana. Indicando que, por um lado, se pode pensar em estratégias de bloqueio da interação para evitar infecção pelo vírus e, por outro lado, se pode usar nossos resultados para melhor planejar formas de potencializar a interação em mecanismos de entrega de fármaco e/ou de difusão pela barreira física representada pelo sistema de membranas da célula tumoral / The understanding at the molecular level of the interaction of both disease-causing viruses (or part thereof, such as proteins and peptides) and drug-candidate molecules is of paramount importance for the therapy and treatment of such diseases. In this work, we use biophysical techniques to study the interaction between membrane mimetics and two groups of small molecules. The first one is related to a disease, the Dengue fusion peptide, putative sequence of Dengue virus glycoprotein E, which is conserved among other flaviviruses, such as the Zika virus. The second group consists of coordination compounds of copper, Phenantroline and the dipeptides Ala-Gly and Ala-Phe: Cu (L-dipeptide) (phenanthroline), which are potential candidates for antitumor drugs. Our results show that the molecules form both groups are capable of interacting and modifying the physic-chemical properties of the mimetic membrane system. This indicates that, on one hand, one can think in strategies of blocking the interaction to avoid virus infection and, on the other hand, one can use our results to improve membrane interaction in drug delivery mechanisms and/or for facilitating diffusion through the physical barrier represented by the membranes in tumor cells

O entendimento em nível molecular da interação tanto de vírus causadores de doenças (ou parte deles, como proteínas e peptídeos) quanto de moléculas candidatas a fármacos, é de suma importância para a terapia e tratamento de doenças. Neste trabalho, utilizamos técnicas biofísicas e bioquímicas para o estudo da interação entre miméticos de membrana e dois grupos de pequenas moléculas. A primeira relacionada a uma doença, o peptídeo de fusão da Dengue, sequência putativa da glicoproteína E do vírus da Dengue, e que se conserva entre outros flavivírus, como o vírus da Zika. Já o segundo grupo é formado por compostos de coordenação de cobre, Fenantrolina e os dipeptídeos Ala-Gly e Ala-Phe: Cu(L-dipeptídeo)(Fenantrolina), e que são potenciais candidatos a fármacos antitumorais. Nossos resultados mostram que as moléculas de ambos os grupos são capazes de interagir e modificar as propriedades do sistema mimético de membrana. Indicando que, por um lado, se pode pensar em estratégias de bloqueio da interação para evitar infecção pelo vírus e, por outro lado, se pode usar nossos resultados para melhor planejar formas de potencializar a interação em mecanismos de entrega de fármaco e/ou de difusão pela barreira física representada pelo sistema de membranas da célula tumoral / The understanding at the molecular level of the interaction of both disease-causing viruses (or part thereof, such as proteins and peptides) and drug-candidate molecules is of paramount importance for the therapy and treatment of such diseases. In this work, we use biophysical techniques to study the interaction between membrane mimetics and two groups of small molecules. The first one is related to a disease, the Dengue fusion peptide, putative sequence of Dengue virus glycoprotein E, which is conserved among other flaviviruses, such as the Zika virus. The second group consists of coordination compounds of copper, Phenantroline and the dipeptides Ala-Gly and Ala-Phe: Cu (L-dipeptide) (phenanthroline), which are potential candidates for antitumor drugs. Our results show that the molecules form both groups are capable of interacting and modifying the physic-chemical properties of the mimetic membrane system. This indicates that, on one hand, one can think in strategies of blocking the interaction to avoid virus infection and, on the other hand, one can use our results to improve membrane interaction in drug delivery mechanisms and/or for facilitating diffusion through the physical barrier represented by the membranes in tumor cells

A dengue é uma doença viral infecciosa predominante de regiões tropicais e subtropicais que atinge cerca de 400 milhões de pessoas anualmente. Possui quatro sorotipos diferentes do vírus (DEN.I-IV), de modo que a reinfecção por um novo sorotipo pode causar um quadro mais grave da doença: a dengue hemorrágica e a síndrome do choque da dengue. Durante o processo de infecção o vírus passa por duas etapas importantes: a primeira é a entrada dentro da célula hospedeira; a segunda etapa, é a fusão da bicamada lipídica viral com a membrana do endossomo. Ambas as etapas são mediadas pela Glicoproteína E, e é nessa proteína que se encontra o peptídeo putativo de fusão. O peptídeo possui elevado grau de homologia entre todos os membros de Flaviviridae. Neste trabalho, avaliamos a interação entre o peptídeo de fusão da dengue II, modificado, e membranas modelo através da combinação de técnicas experimentais (Fluorescência, SAXS, DSC e Cryo-TEM) e simulações por Dinâmica Molecular. Avaliamos a capacidade do peptídeo DEN.II 88-123 em induzir a fusão de vesículas de DMPC, DMPC:DMPG (4:1), bem como de alterar as propriedades das bicamadas lipídicas. Buscamos ainda compreender como sua estrutura secundária é afetada pela interação com as bicamadas lipídicas e qual o posicionamento dele em relação à membrana. Conseguimos mostrar que o peptídeo é capaz de alterar a cooperatividade lipídica das membranas conforme a composição lipídica e isso pode ser relacionado a capacidade de induzir fusão entre vesículas. Entretanto, os resultados de dinâmica molecular revelaram que o peptídeo não foi capaz de induzir mudanças em parâmetros estruturais tais como: área por lipídio, espessura e parâmetro de ordem da bicamada. Durante a interação o peptídeo ficou preferencialmente na superfície da bicamada, com inserção do resíduo hidrofóbico triptofano entre as cadeias alifáticas. O peptídeo não apresentou uma conformação estrutural preferencial, embora tenha apresentado pequenas proporções de formação de folha- e -hélice. Em conjunto, esses resultados podem auxiliar na compreensão do modo de ação dos peptídeos de fusão. / Dengue fever is viral infectious disease widespread in tropical and subtropical areas that infects nearly 400 million people annually. There are four different virus serotypes (DEN.I-IV) so that a reinfection by a different serotype may lead to a more severe case of the disease: dengue hemorrhagic fever and the dengue shock syndrome. During the infection cycle, the virus has two important steps: the first one is the entry in the host cell; the second one, is the fusion between the viral lipid bilayer and the endosomal membrane. Both steps are mediated by the E Glycoprotein, that is the host of the putative fusion peptide. The fusion peptide has a high degree of homology among the members of the Flaviviridae. In this work, we evaluated the interaction between modified dengue fusion peptide and model membranes through the combination of experiments (fluorescence, SAXS, DSC and Cryo-TEM), and Molecular Dynamics simulations. We evaluated the capacity of the DEN.II 88-123 peptide to promote fusion between vesicles composed by DMPC, DMPC:DMPG (4:1), as well as the ability to perturb the lipid bilayer properties. Moreover, we seek to understand how the secondary structure is affected by interaction with the model membranes and the peptide position in the membrane. We showed that the peptide is able to change the membrane lipid cooperativity depending on the lipid composition and it may be related to the capacity of fusion induction between vesicles. However, the results revealed that the peptide does not induce changes in the structural parameters such as area per lipid, thickness and bilayer order parameter. The peptide binds to the surface of the lipid bilayer with the insertion of the tryptophan residue into the region of aliphatic chains. The peptide did not have a preferential secondary structure, although it presented a low percentage of -sheet and -helice conformation. Together, these results may help to understand the mode of action of fusion peptides.

A dengue é uma doença viral infecciosa predominante de regiões tropicais e subtropicais que atinge cerca de 400 milhões de pessoas anualmente. Possui quatro sorotipos diferentes do vírus (DEN.I-IV), de modo que a reinfecção por um novo sorotipo pode causar um quadro mais grave da doença: a dengue hemorrágica e a síndrome do choque da dengue. Durante o processo de infecção o vírus passa por duas etapas importantes: a primeira é a entrada dentro da célula hospedeira; a segunda etapa, é a fusão da bicamada lipídica viral com a membrana do endossomo. Ambas as etapas são mediadas pela Glicoproteína E, e é nessa proteína que se encontra o peptídeo putativo de fusão. O peptídeo possui elevado grau de homologia entre todos os membros de Flaviviridae. Neste trabalho, avaliamos a interação entre o peptídeo de fusão da dengue II, modificado, e membranas modelo através da combinação de técnicas experimentais (Fluorescência, SAXS, DSC e Cryo-TEM) e simulações por Dinâmica Molecular. Avaliamos a capacidade do peptídeo DEN.II 88-123 em induzir a fusão de vesículas de DMPC, DMPC:DMPG (4:1), bem como de alterar as propriedades das bicamadas lipídicas. Buscamos ainda compreender como sua estrutura secundária é afetada pela interação com as bicamadas lipídicas e qual o posicionamento dele em relação à membrana. Conseguimos mostrar que o peptídeo é capaz de alterar a cooperatividade lipídica das membranas conforme a composição lipídica e isso pode ser relacionado a capacidade de induzir fusão entre vesículas. Entretanto, os resultados de dinâmica molecular revelaram que o peptídeo não foi capaz de induzir mudanças em parâmetros estruturais tais como: área por lipídio, espessura e parâmetro de ordem da bicamada. Durante a interação o peptídeo ficou preferencialmente na superfície da bicamada, com inserção do resíduo hidrofóbico triptofano entre as cadeias alifáticas. O peptídeo não apresentou uma conformação estrutural preferencial, embora tenha apresentado pequenas proporções de formação de folha- e -hélice. Em conjunto, esses resultados podem auxiliar na compreensão do modo de ação dos peptídeos de fusão. / Dengue fever is viral infectious disease widespread in tropical and subtropical areas that infects nearly 400 million people annually. There are four different virus serotypes (DEN.I-IV) so that a reinfection by a different serotype may lead to a more severe case of the disease: dengue hemorrhagic fever and the dengue shock syndrome. During the infection cycle, the virus has two important steps: the first one is the entry in the host cell; the second one, is the fusion between the viral lipid bilayer and the endosomal membrane. Both steps are mediated by the E Glycoprotein, that is the host of the putative fusion peptide. The fusion peptide has a high degree of homology among the members of the Flaviviridae. In this work, we evaluated the interaction between modified dengue fusion peptide and model membranes through the combination of experiments (fluorescence, SAXS, DSC and Cryo-TEM), and Molecular Dynamics simulations. We evaluated the capacity of the DEN.II 88-123 peptide to promote fusion between vesicles composed by DMPC, DMPC:DMPG (4:1), as well as the ability to perturb the lipid bilayer properties. Moreover, we seek to understand how the secondary structure is affected by interaction with the model membranes and the peptide position in the membrane. We showed that the peptide is able to change the membrane lipid cooperativity depending on the lipid composition and it may be related to the capacity of fusion induction between vesicles. However, the results revealed that the peptide does not induce changes in the structural parameters such as area per lipid, thickness and bilayer order parameter. The peptide binds to the surface of the lipid bilayer with the insertion of the tryptophan residue into the region of aliphatic chains. The peptide did not have a preferential secondary structure, although it presented a low percentage of -sheet and -helice conformation. Together, these results may help to understand the mode of action of fusion peptides.