Heveínas da seringueira (Hevea brasiliensis) : prospecção in silico, análise estrutural e expressão diferencial sob estresses biótico e abiótico

Abstract

Peptídeos antimicrobianos são classificados de acordo com a conservação do padrão dos resíduos de cisteína, hidrofobicidade e motivos conservados na estrutura primária, secundária e terciária. Dentre eles, a classe hevein-like constitui pequenas lectinas com domínio heveína responsável pela ligação à quitina. Tendo em vista o aumento do número de cepas resistentes aos antibióticos convencionais, o presente estudo buscou prospectar peptídeos do tipo heveína a partir da espécie Hevea brasiliensis, inferindo sobre sua estrutura e potencial antimicrobiano. Para isso, foram utilizadas sequências sondas do tipo hevein-like, disponíveis em banco de dados, como templates para sua mineração in silico no genoma de H. brasiliensis. As sequências de aminoácidos dos peptídeos hevein-like de H. brasiliensis (HbHevs) foram caracterizadas, seus modelos teóricos tridimensionais foram gerados por modelagem comparativa, com estabilidade avaliada pela simulação em dinâmica molecular. Em paralelo, foram realizados desenhos racionais de peptídeos de até 20 aminoácidos baseados nas HbHevs. Os modelos teóricos dos peptídeos desenhados foram geradas por modelagem ab initio, sendo a seguir submetidas à simulação molecular. Nesse estudo, foram encontrados 11 HbHevs anfifílicos de hidrofobicidade entre 28 a 40% (GRAVY -0,96 a -0,23), massa molecular de 3,54 a 4,7 kDa, ponto isoelétrico 4,0 a 7,5 e predominância de carga líquida aniônica. Foi observada uma conservação nas posições dos resíduos de aminoácidos responsáveis pelo sítio de ligação à quitina, como a Ser-19/Ser-12 e Tyr-30/Tyr-23. No entanto, em HbHev11 houveram mutações que alteraram a configuração do sítio de ligação. Os HbHevs 8-11, quando comparados aos demais peptídeos, ausentaram sete aminoácidos na região do primeiro loop estrutural. As simulações em dinâmica molecular indicaram estabilidade dos modelos estruturais pelo desvio da raiz quadrática média, além da análise do raio de giro presumir que os HbHevs são compactos e rígidos. Com base nos preditores in silico, os peptídeos desenhados apresentaram atividade antimicrobiana e baixa probabilidade de serem tóxicos. Os peptídeos selecionados apresentaram estabilidade na dinâmica molecular, algumas formando estrutura Beta-hairpin. Entre os peptídeos sintetizados e testados in vitro, o HbHev_PB8 se mostrou ativo contra Acinetobacter baumannii (ATCC 13883). Dessa forma, o presente trabalho encontrou peptídeos hevein-like em H. brasiliensis, incluindo configurações canônicas e outras distintas que promovem uma diversidade no arsenal químico natural. As HbHevs identificadas poderão servir de base para desenvolvimento de peptídeos bioinspirados de interesse à saúde humana.