การประเมินผลเปปไทด์สังเคราะห์ต้านจุลินทรีย์ต่อ Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus

Main Article Content

นวลฉวี เวชประสิทธิ์
จันทิมา จเรสิทธิกุลชัย
นฤมล เผ่านักรบ
สิทธิรักษ์ รอยตระกูล

บทคัดย่อ

       การศึกษาครั้งนี้ได้คัดเลือกเปปไทด์จากฐานข้อมูลเปปไทด์ต้านจุลินทรีย์จำนวน 9 เส้น ที่มีขนาด 6-25 กรดอะมิโนมีประจุสุทธิเป็นบวก และ 40-83% hydrophobicity นำเปปไทด์ทั้งหมดไปสังเคราะห์และทดสอบฤทธิ์ยับยั้งการเจริญของเชื้อ Staphylococcus aureus ATCC 25923, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) DMST 20635, MRSA DMST 20637 และ MRSA DMST 20654 พบว่าเปปไทด์ KLKLLLLLKLK สามารถยับยั้งเชื้อ S. aureus ทั้งหมด จากนั้นทำการดัดแปลงเปปไทด์เส้นนี้ ทำให้ได้เปปไทด์จำนวน 12 เส้น ที่มีค่าของ %hydrophobicity และประจุสุทธิแตกต่างจากเดิม ในการทดสอบฤทธิ์ยับยั้งแบคทีเรียของเปปไทด์สังเคราะห์ 12 เส้น พบว่าเปปไทด์ KLKLKLKLKLK, LLLLLLKLK และ LLLLLLK มีประสิทธิภาพยับยั้งเชื้อ S. aureus ATCC 25923, MRSA DMST 20635 และ MRSA DMST 20654 ได้สูงสุด โดยมีค่า IC50 27.5-62.5 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร นอกจากนี้ผลการวิเคราะห์ matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) พบว่าทุกสายพันธุ์ของเชื้อ S. aureus มี Peptide barcode แตกต่างกัน จากผลการทดลองครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า S. aureus ที่ดื้อยาเมทิซิลลินต่างกันมีผลต่อ Peptide barcode ต่างกัน และการตอบสนองต่อเปปไทด์สังเคราะห์ก็แตกต่างกันด้วย อย่างไรก็ตามกลไกการทำงานของเปปไทด์ทั้ง 3 เส้น ที่มีฤทธิ์ยับยั้งเชื้อ MRSA ควรจะนำไปศึกษาเพื่อพัฒนาเป็นยารักษาโรค

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

บท
นิพนธ์ต้นฉบับ

References

Lei J, Sun L, Huang S, Zhu C, Li P, He J, et al. The antimicrobial peptides and their potential clinical applications. Am J Transl Res 2019; 11(7): 3919-31.

Park CH, Valore EV, Waring AJ, Ganz T. Hepcidin, a urinary antimicrobial peptide synthesized in the liver. J Biol Chem 2001; 276(11): 7806-10.

Ballardini N, Johansson C, Lilji G, Lindh M. Linde Y, Scheynius A, et al. Enhanced expression of the antimicrobial peptide LL-37 in lesional skin of adults with atopic eczema. Br J Dermatol 2009; 161(1): 40-7.

Chromek M, Slamova Z, Bergman P, Kovacs L, Podracka L, Ehren I, et al. The antimicrobial peptide cathelicidin protects the urinary tract against invasive bacterial infection. Nat Med 2006; 12(6): 636-41.

Fearon DT, Locksley RM. The instructive role of innate immunity in the acquired immune response. Science 1996; 272(5258): 50-4.

Papagianni M. Ribosomally synthesized peptides with antimicrobial properties: biosynthesis, structure, function, and applications. Biotechnol Adv 2003; 21(6): 465-99.

Brogden KA. Antimicrobial peptides: pore formers or metabolic inhibitors in bacteria? Nat Rev Microbiol 2005; 3(3): 238-50.

Giuliani A, Pirri G, Nicoletto SF. Antimicrobial peptides: an overview of a promising class of therapeutics. Cent Eur J Biol 2007; 2(1): 1-33.

Hartman BJ, Tomasz A. Low-affinity penicillin-binding protein associates with beta-lactam resistance in Staphylococcus aureus. J Bacteriol 1984; 158(2): 513-6.

Peschel A, Otto M, Jack RW, Kalbacher H, Jung G, Götz F. Inactivation of the dlt operon in Staphylococcus aureus confers sensitivity to defensins, protegrins, and other antimicrobial peptides. J Biol Chem 1999; 274(13): 8405-10.

Ernst RK, Yi EC, Guo L, Lim KB, Burns JL, Hackett M, et al. Specific lipopolysaccharide found in cystic fibrosis airway Pseudomonas aeruginosa. Science 1999; 286(5444): 1561-5.

Lysenko ES, Gould J, Bals R, Wilson JM, Weiser JN. Bacterial phosphorylcholine decreases susceptibility to the antimicrobial peptide LL-37/hCAP18 expressed in the upper respiratory tract. Infect Immun 2000; 68(3): 1664-71.

Stephan R, Cernela N, Ziegler D, Pfluger V, Tonolla M, Ravasi D, et al. Rapid species specific identification and subtyping of Yersinia enterocolitica by MALDI-TOF mass spectrometry. J Microbiol Methods 2011; 87(2): 150-3.

Arpornsuwan T, Paveenkittiporn W, Jaresitthikunchai J, Roytrakul S. BAMP-28 antimicrobial peptide against different MALDI biotype of Carbapenam resistant Enterobacteriaceae. Int J Pept Res Ther 2018; 25(3): 951-60.

Shurko JF, Galega RS, Li C, Lee GC. Evaluation of LL-37 antimicrobial peptide derivatives alone and in combination with vancomycin against S. aureus. J Antibiot 2018; 71(11): 971-4.

Huang Y, Huang J, Chen Y. Alpha-helical cationic antimicrobial peptides: relationships of structure and function. Protein Cell 2010; 1(2): 143-52.

Jiang Z, Vasil AI, Hale JD, Handcock REW, Vasil ML, Hodges RS. Effects of net charge and the number of positively charged residues on the biological activity of amphipathic α-helical cationic antimicrobial peptides. Biopolymers 2008; 90(3): 369-83.

Gregory SM, Cavenaugh A, Journigan V, Pokorny A, Almeida PFF. A quatitative model for the all-or-none permeabilization of phospholipid vesicles by the antimicrobial peptide cecropin A. Biophys J 2008; 94(5): 1667-80.

Mika JT, Moiset G, Cirac AD, Feliu L, Bardaji E, Planas M, et al. Structural basis for the enhanced activity of cyclic antimicrobial peptides: the case of BPC194. Biochim Biophys Acta 2011; 1808(9): 2197-205.

Tossi A, Sandri L, Giangaspero A. Amphipathic, alpha-helical antimicrobial peptides. Bioperlymers 2000; 55(1): 4-30.

Alvarez-Bravo J, Kurata S, Natori S. Novel synthetic antimicrobial peptides effective against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Biochem J 1994; 302(Pt 2): 535-8.

Silverman JA, Perlmutter NG, Shapiro HM. Correlation of daptomycin bactericidal activity and membrane depolarization in Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 2003; 47(8): 2538-44.

Clinical and Laboratory Standards Institute. Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically; Approved standard, CLSI document M7-A7. 7th ed. Wayne, Pennsylvania; CLSI; 2006.

Almaaytah A, Tarazi S, Abu-Alhaijaa A, Altall Y, Alshar’i N, Bodoor K, et al. Enhanced antimicrobial activity of AamAP1-Lysine, a novel synthetic peptide analog derived from the scorpion venom peptide AamAP1. Pharmaceuticals 2014; 7(5): 502-16.

Sato H, Feix JB. Lysine-enriched cecropin-mellitin antimicrobial peptides with enhanced selectivity. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52(12): 4463-5.

Unubol N, Cinaroglu SS, Elmas MA, Akcelik S, Ildeniz ATO, Arbak S, et al. Peptide antibiotics developed by mimicking natural antimicrobial peptides. Clin Microbiol 2017; 6(4): 1-6.

Izadpanah A, Gallo RL. Antimicrobial peptides. J Am Acad Dermatol 2005; 52(3): 381-90.

Gutsmann T, Hagge SO, Larrick JW, Seydel U, Wiese A. Interaction of CAP18-derived peptides with membranes made from endotoxins or phospholipids. Biophys J 2001; 80(6): 2935-45.

Skerlavaj B, Romeo D, Gennaro R. Rapid membrane permeabilization and inhibition of vital functions of gram-negative bacteria by bactenecins. Infect Immun 1990; 58(11): 3724-30.

Boman HG, Agerberth B, Boman A. Mechanisms of action on Escherichia coli of cecropin P1 and PR-39, two antibacterial peptides from pig intestine. Infect Immun 1993; 61(7): 2978-84.

Epand RM, Vogel HJ. Diversity of antimicrobial peptides and their mechanisms of action. Biochim Biophys Acta 1999; 1462(1-2): 11-28.

Moerman L, Bosteels S, Noppe W, Willems J, Clynen E, Schoofs L, et al. Antibacterial and antifungal properties of alpha-helical, cationic peptides in the venom of scorpions from southern Africa. Eur J Biochem 2002; 269(19): 4799-810.

Gazit E, Boman A, Boman HG, Shai Y. Interaction of the mammalian antibacterial peptide cecropin P1 with phospholipids vesicles. Biochemistry 1995; 34(36): 11479-88.

Christensen B, Fink J, Merrifield RB, Mauzerall D. Channel-forming properties of cecropins and related model compounds incorporated into planar lipid membranes. Proc Natl Acad Sci USA 1988; 85(14): 5072-6.

Mohamed MF, Abdelkhalek A, Seleem MN. Evalution of short synthetic antimicrobial peptides for treatment of drug-resistant and intracellular Staphylococcus aureus. Sci Rep 2016; 6: 29707. (14 pages).

Zhu WL, Nan YH, Hahm KS, Shin SY. Cell selectivity of an antimicrobial peptide melittin diastereomer with D-amino acid in the leucine zipper sequence. J Biochem Mol Biol 2007; 40(6): 1090-4.

Ouhara K, Komatsuzawa H, Kawai T, Nishi H, Fujiwara T, Fujiue Y, et al. Increased resistance to cationic antimicrobial peptide LL-37 in methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus. J Antimicrob Chemother 2008; 61(6): 1266-9.