An inhibitory mechanism of action of coiled‐coil peptides against type three secretion system from enteropathogenicEscherichia coli

Autor: Daniel Enriz, Silvana L. Giudicessi, Wanderson M. Silva, José M. Delfino, Gabriela E. Gómez, Mariano Larzabal, Silvia A. Camperi, Lucrecia María Curto, Héctor A. Baldoni, Angel Cataldi, Fernando D. Suvire
Rok vydání: 2019
Předmět:
TYPE THREE SECRETION SYSTEM
Models
Molecular
Virulence
Microbial Sensitivity Tests
010402 general chemistry
01 natural sciences
Biochemistry
COILED-COIL DOMAINS
Type three secretion system
Ciencias Biológicas
Enteropathogenic Escherichia coli
Biología Celular
Microbiología
Structural Biology
Drug Discovery
Type III Secretion Systems
medicine
Humans
Secretion
MOLECULAR MODELING
Molecular Biology
Pharmacology
Coiled coil
chemistry.chemical_classification
biology
010405 organic chemistry
Chemistry
Circular Dichroism
Organic Chemistry
ENTEROPATHOGENIC ESCHERICHIA COLI
PEPTIDES
General Medicine
biology.organism_classification
medicine.disease
Hemolysis
Anti-Bacterial Agents
0104 chemical sciences
Amino acid
Thermodynamics
bacteria
Molecular Medicine
Peptides
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
Bacteria
Zdroj: Journal of Peptide Science. 25
ISSN: 1099-1387
1075-2617
Popis: Human pathogenic gram-negative bacteria, such as enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), rely on type III secretion systems (T3SS) to translocate virulence factors directly into host cells. The coiled-coil domains present in the structural proteins of T3SS are conformed by amphipathic alpha-helical structures that play an important role in the protein-protein interaction and are essential for the assembly of the translocation complex. To investigate the inhibitory capacity of these domains on the T3SS of EPEC, we synthesized peptides between 7 and 34 amino acids based on the coiled-coil domains of proteins that make up this secretion system. This analysis was performed through in vitro hemolysis assays by assessing the reduction of T3SS-dependent red blood cell lysis in the presence of the synthesized peptides. After confirming its inhibitory capacity, we performed molecular modeling assays using combined techniques, docking-molecular dynamic simulations, and quantum-mechanic calculations of the various peptide-protein complexes, to improve the affinity of the peptides to the target proteins selected from T3SS. These techniques allowed us to demonstrate that the peptides with greater inhibitory activity, directed against the coiled-coil domain of the C-terminal region of EspA, present favorable hydrophobic and hydrogen bond molecular interactions. Particularly, the hydrogen bond component is responsible for the stabilization of the peptide-protein complex. This study demonstrates that compounds targeting T3SS from pathogenic bacteria can indeed inhibit bacterial infection by presenting a higher specificity than broad-spectrum antibiotics. In turn, these peptides could be taken as initial structures to design and synthesize new compounds that mimic their inhibitory pharmacophoric pattern. Fil: Larzabal, Mariano. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina Fil: Baldoni, Hector Armando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina Fil: Suvire, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina Fil: Curto, Lucrecia María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina Fil: Gomez, Gabriela Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina Fil: Marques Da Silva, Wanderson. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina Fil: Giudicessi, Silvana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina Fil: Camperi, Silvia Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina Fil: Delfino, Jose Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina Fil: Cataldi, Angel Adrian. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina Fil: Enriz, Ricardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina
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