Explorando la Interacción de Péptidos con Membranas Usando Resonancia de Plasmones Superficiales: Diferenciación entre la Formación de Poros y la Disrupción de la Membrana por Péptidos Líticos

Los péptidos líticos comprenden un gran grupo de péptidos activos en membranas utilizados en los sistemas defensivos y ofensivos de todos los organismos. Diferenciar entre sus modos de interacción con las membranas es crucial para entender cómo estos péptidos seleccionan sus células objetivo. Aquí utilizamos SPR para estudiar la interacción entre péptidos líticos y bicapas lipídicas (chip sensor L1). Estudios realizados también en monocapas híbridas (chip sensor HPA) revelaron que SPR es una herramienta poderosa para obtener un monitoreo en tiempo real de los pasos involucrados en el modo de acción de péptidos activos en membranas, algunos de los cuales previamente no pudieron ser detectados directamente por otras técnicas y se informan aquí por primera vez. Investigamos el modo de acción de péptidos que representan dos familias principales: (i) el veneno de abeja, melitina, como modelo de un péptido no selectivo para células que forma poros transmembrana y (ii) magainina y un diastereómero de melitina (cuatro aminoácidos fueron reemplazados por sus enantiómeros D), como modelos de péptidos no formadores de poros selectivos de bacterias. Ajustar los datos de SPR a diferentes modelos de interacción permite diferenciar entre dos pasos principales: unión a la membrana e inserción en la membrana. La melitina se une a PC/colesterol aproximadamente 450 veces mejor que su diastereómero y magainina, principalmente porque se inserta en la capa interna (2/3 de la energía de unión), mientras que los otros dos no lo hacen. En contraste, hay solo una ligera diferencia en la unión de todos los péptidos a membranas mono- y bicapa de PE/PG cargadas negativamente (en los primeros y segundos pasos), indicando que la capa interna contribuye solo ligeramente a su unión a las bicapas de PE/PG. Además, la unión 100 veces más fuerte de los péptidos selectivos para células a PE/PG en comparación con PC/colesterol resultó únicamente de la atracción electrostática hacia los grupos cabeza cargados negativamente de la capa externa. Estos resultados diferencian claramente entre los dos mecanismos generales: formación de poros por melitina solo en membranas zwitteriónicas y un efecto similar a un detergente (mecanismo de alfombra) para todos los péptidos en membranas cargadas negativamente, de acuerdo con su función biológica.