Caracterização In Silico e da atividade biológica de Peptídeo Antimicrobiano Bioinspirado em Thaumatin-Like Protein de Vigna unguiculata L. (Walp.)

Abstract

Os peptídeos antimicrobianos de origem vegetal têm sido estudados como alternativas no combate a microrganismos resistentes aos antimicrobianos convencionais. O presente estudo visou caracterizar e avaliar a atividade biológica de um peptídeo antimicrobiano racionalmente modificado (RAMP) bioinspirado em Thaumatin-Like Protein (TLP) de Vigna unguiculata L. (Walp.). Para isso, a predição de atividade antimicrobiana foi realizada utilizando a ferramenta CAMPr4 (Collection of Anti-Microbial Peptides). A atividade antimicrobiana-específica foi verificada por meio do DBAASP (Database of Antimicrobial Activity and Structure of Peptides) e a toxicidade no Toxinpred (Designing And Prediction of Toxic Peptides). A modelagem tridimensional do RAMP foi realizada com o AlphaFold2 (Protein Structure Database), seguida por simulações de dinâmica molecular (DM) no GROMACS (Groningen Machine for Chemical Simulations). Para a avaliação da atividade antimicrobiana in vitro, foi realizado o teste de Concentração Mínima Inibitória (MIC). A citotoxicidade e genotoxicidade foram avaliadas por meio dos ensaios de brometo de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazólio (MTT) e de Micronúcleo com Bloqueio de Citocinese (CBMN). Os resultados da predição de atividade antimicrobiana mostraram pontuações de 0,90 (Random Forest - RF), 0,87 (Support Vector Machine - SVM) e 0,81 (Artificial Neural Network - ANN). O RAMP demonstrou atividade contra microrganismos de relevância clínica, incluindo vírus como SARS-COV, SARS-COV2, MERS-COV, DENV-1, DENV-2, ZIKV, HCV e JEV, além das bactérias Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, e de fungos como Candida albicans e Saccharomyces cerevisiae. A modelagem 3D revelou uma estrutura secundária em folha-β. Durante a simulação de DM, a Raiz Quadrada do Desvio Quadrático Médio (RMSD) variou entre 0,2 a 0,5 nm durante toda a trajetória, indicando boa estabilidade do peptídeo. Nas análises in vitro, o RAMP apresentou atividade contra Acinetobacter baumannii (512 μg/mL), K. pneumoniae (512 μg/mL), S. aureus (1.024 μg/mL) e Cryptococcus gatti (512 μg/mL). No ensaio do MTT, nenhuma das concentrações avaliadas (16 a 1024 µg/mL) mostrou citotoxicidade, com viabilidades celulares entre 89,77% e 135,76%. No ensaio CBMN, também não foram observadas alterações nucleares significativas em relação ao controle negativo (8,78), com médias de 9,56 (256 µg/mL), 10,44 (512 µg/mL) e 10,89 (1024 µg/mL). Os resultados fornecem importantes informações sobre a caracterização e avaliação da atividade biológica do RAMP, confirmando seu potencial como agente terapêutico para futuras aplicações biotecnológicas, com evidências de eficácia antimicrobiana e segurança biológica.