Atividade antiviral do peptídeo de defesa do hospedeiro piscidina 1: investigando um modo de ação mediado pela membrana

Os surtos de doenças virais estão aumentando, alimentando a busca por terapias antivirais que atuam em uma ampla gama de vírus, permanecendo seguras para as células hospedeiras humanas. Nesta pesquisa, aproveitamos a descoberta de que as membranas plasmáticas das células hospedeiras e as bicamadas lipídicas que cercam os vírus envelopados diferem em composição lipídica. Apresentamos a Piscidina 1 (P1), um peptídeo catiônico de defesa do hospedeiro (HDP) que possui efeitos antimicrobianos e atividade de membrana associada à sua região N-terminal, onde reside um agrupamento de resíduos aromáticos e um motivo de ligação ao cobre. Embora poucos HDPs tenham demonstrado atividade antiviral, o P1 atua na faixa micromolar contra vários vírus envelopados que variam na composição lipídica da envoltória. Notavelmente, inibe o HIV-1, um vírus que tem uma envoltória enriquecida em colesterol, um lipídeo associado a uma maior ordem e estabilidade da membrana. Aqui, primeiro documentamos por meio de ensaios de placa que o P1 possui forte atividade contra o SARS-CoV-2, que tem uma envoltória baixa em colesterol. Em segundo lugar, estendemos estudos anteriores realizados com bicamadas homogêneas e elaboramos membranas zwitteriônicas contendo colesterol que incluem as fases líquidas desordenadas (L d; baixas em colesterol) e ordenadas (L o, ricas em colesterol). Usando ensaios de vazamento de corante e microscopia eletrônica criogênica em vesículas, mostramos que o P1 tem uma capacidade de permeabilização dramática nas fases L o /L d, um efeito acompanhado por uma forte capacidade de agregar, fundir e afinar as membranas. A calorimetria diferencial de varredura e os experimentos de RMN demonstram que o P1 mistura o conteúdo lipídico das vesículas e altera a estabilidade da fase L o. Estudos estruturais por RMN indicam que o P1 interage com as fases L o /L d ao se dobrar em uma α-hélice que se posiciona paralelamente à superfície da membrana. No total, esses resultados mostram que o P1 é mais disruptivo para bicamadas contendo colesterol em fase separada do que para bicamadas homogêneas, sugerindo a capacidade de direcionar limites de domínio. No geral, essa pesquisa multifacetada destaca como um peptídeo que interage fortemente com membranas através de um motivo N-terminal rico em aromáticos perturba imitações da envoltória viral. Este representa um passo importante para o desenvolvimento de novos peptídeos com atividade antiviral de amplo espectro.