Modelação molecular de péptidos com potencial imunogénico em membranas lipídicas

Abstract

O uso de lipossomas como portadores de biomoléculas, apresenta-se como um marco importante na produção de vacinas ou de sistemas drug-delivery, usados para libertação controlada de fármacos, de marcadores para diagnóstico, entre outras aplicações. Na sua aplicação em vacinas, o uso de lipossomas apresenta a vantagem de conseguir manter antigénios (p.e. material nucleico ou pequenos péptidos) presentes no organismo o tempo suficiente para se obter uma resposta imunológica. De outra forma estas biomoléculas degradam-se facilmente, ou são removidas do organismo via sistema circulatório ou linfático, podendo não haver tempo suficiente para se obter uma resposta imunológica. Neste contexto foi estudada a interação de alguns péptidos correspondentes a epítopos de proteínas da parede celular da Candida albicans em bicamadas lipídicas, recorrendo a métodos de Dinâmica Molecular. Foram utilizados 4 péptidos diferentes, provenientes das proteínas Enolase (Enol), Phosphoglycerate kinase (Pgk1), Methyltetrahydropteroyltriglutamate (Met6) e Fructose-bisphosphate aldolase (Fba), expressas na parede de C. albicans no decurso de uma candidíase disseminada. Nesta tese, foi estudada a interação destes péptidos com uma membrana lipídica neutra. Os resultados obtidos sugerem que o péptido Enol se localiza preferencialmente no domínio apolar da membrana, onde apresenta uma maior estabilização da sua estrutura. Os péptidos Pgk1, Met6 e Fba, localizam-se preferencialmente na interface entre os domínios polar e apolar da membrana, onde se verifica uma maior estabilização da estrutura dos péptidos. O estudo da energia livre do processo de inserção dos diferentes péptidos em membrana sugere, que a inserção dos diferentes péptidos em membrana é favorecida em todos os casos. O péptido Enol apresenta uma maior afinidade com a membrana em relação ao outros péptidos estudados. O Met6 é o péptido com menor afinidade à membrana, apresentando um perfil de energia com um declive suave, que sugere que o processo de inserção em membrana é facilmente reversível. A maior afinidade do péptido Enol com a membrana é um fator vantajoso no desenvolvimento de vacinas baseadas no uso de lipossomas, porque previne a sua libertação espontânea e eliminação precoce.

The use of liposomes as carriers of biomolecules is an important step in vaccine production, drug-delivery systems, controlled release of drugs or as carriers of diagnostic markers, among other applications. The use of liposomes in vaccines has the advantage of retaining the antigens (i.e. nucleic material or small peptides) in the host organism long enough to get an immune response. Otherwise, these biomolecules will degrade easily, or be removed from the body via the lymphatic or circulatory system, and may not be retained enough time to generate an immune response. In this context, we studied the interaction of several peptides corresponding to epitopes of proteins from the cell wall of Candida albicans in lipid bilayers, using molecular dynamics methods. We used four different peptides, obtained from the proteins Enolase (Enol), Phosphoglycerate kinase (Pgk1), Methyltetrahydropteroyltriglutamate (Met6) and Fructose-bisphosphate aldolase (Fba) expressed on the wall of Candida albicans during disseminated candidiasis. In this thesis we studied the interaction of these peptides with a neutral lipid membrane. The results suggest that the peptide Enol is located preferably in the apolar domain of the membrane, showing a higher stabilization of the structure. The peptides Pgk1, Met6 and Fba are preferentially located at the interface between the polar and apolar domains of the membrane, where there is a greater stabilization of the peptides structure. The peptide insertion free energy profile across the membrane, suggests that the peptide membrane insertion is favored in all cases. Enol peptide has a higher affinity for the membrane relative to other peptides studied. The Met6 peptide has the lowest membrane affinity, exhibiting an energy profile with a gentle slope, suggesting that the membrane-insertion process is easily reversible. The higher affinity of the Enol peptide with the membrane is an advantageous factor in the development of vaccines based on the use of liposomes, because it prevents leaking and early elimination.