Proyecto Anfibios: Un gran salto al futuro; científicos Ecuatorianos y colaboradores descubren potentes moléculas de promisorio uso biomédico

Cruziohyla calcarifer © Luis A. Coloma, Centro Jambatu

Ver publicación: Journal of Peptidomics

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Peptidomic approach identifies cruzioseptins, a new family of potent antimicrobial peptides in the splendid leaf frog, Cruziohyla calcarifer

Carolina Proaño-Bolaños^a, , Mei Zhou^a, Lei Wang^a, Luis A. Coloma^{b, c}, Tianbao Chen^a, Chris Shaw^a

^a Natural Drug Discovery Group, School of Pharmacy, Queen's University Belfast, 97 Lisburn Road, BT9 7BL Belfast, Northern Ireland, UK

^b Centro Jambatu de Investigación y Conservación de Anfibios, Fundación Otonga, Geovanni Farina 566 y Baltra, San Rafael, Quito, Ecuador

^c Ikiam, Universidad Regional Amazónica, Muyuna, Tena, Ecuador

Resumen

Las ranas Phyllomedusinae son una fuente extraordinaria de péptidos biológicamente activos. Al menos 8 familias de péptidos antimicrobianos han sido reportados en este clado de ranas, las dermaseptinas son las más diversas. Mediante un enfoque peptidómico, integrando la clonación molecular, secuenciación por degradación Edman y espectrometría de masas, una nueva familia de péptidos antimicrobianos se ha identificado en Cruziohyla calcarifer. Estos 15 nuevos péptidos antimicrobianos de 20–32 residuos de longitud se denominan cruzioseptinas. Estos se caracterizan por tener una secuencia N-terminal compartida única GFLD- y la secuencia de motifs -VALGAVSK- o -GKAAL (N / G / S) V- (V / A) en la mitad del péptido. Las Cruzioseptinas tienen un amplio espectro de actividad antimicrobiana y bajo efecto hemolítico. La más potente cruzioseptina fue CZS-1 que tubo una MIC de 3,77 μM contra la bacteria Gram positiva, Staphylococcus aureus y la levadura Candida albicans. Por el contrario, CZS-1 fue 3 veces menos potente contra la bacteria Gram negativa, Escherichia coli (MIC 15,11 μM). CZS-1 alcanzó el 100% de hemólisis en 120.87 μM   Las secreciones de la piel de especies no investigadas como C. calcarifer siguen demostrando la enorme diversidad molecular escondida en la piel de los anfibios. Algunos de estos nuevos péptidos pueden proporcionar estructuras básicas para el desarrollo de una clase nueva de antibióticos y antifúngicos de uso terapéutico.

Importancia biológica

A través de la combinación de la clonación molecular, la secuenciación por degradación de Edman, espectrometría de masas y MALDI-TOF MS hemos identificado una nueva familia de 15 péptidos antimicrobianos en la secreción de la piel de Cruziohyla calcarifer. La nueva familia se denomina "Cruzioseptinas" y contiene péptidos anfipáticos catiónicos de 20–32 residuos. Tienen una amplia gama de actividad antimicrobiana, que también incluye antifúngicos eficaces con baja actividad hemolítica. Por lo tanto, C. calcarifer ha demostrado ser una fuente rica de nuevos péptidos, que podrían convertirse en estructuras básicas para el desarrollo de nuevos antibióticos y antifúngicos de aplicación clínica.

Abstract

Phyllomedusine frogs are an extraordinary source of biologically active peptides. At least 8 families of antimicrobial peptides have been reported in this frog clade, the dermaseptins being the most diverse. By a peptidomic approach, integrating molecular cloning, Edman degradation sequencing and tandem mass spectrometry, a new family of antimicrobial peptides has been identified in Cruziohyla calcarifer. These 15 novel antimicrobial peptides of 20–32 residues in length are named cruzioseptins. They are characterized by having a unique shared N-terminal sequence GFLD– and the sequence motifs –VALGAVSK– or –GKAAL(N/G/S) (V/A)V– in the middle of the peptide. Cruzioseptins have a broad spectrum of antimicrobial activity and low haemolytic effect. The most potent cruzioseptin was CZS-1 that had a MIC of 3.77 μM against the Gram positive bacterium, Staphylococcus aureus and the yeast Candida albicans. In contrast, CZS-1 was 3–fold less potent against the Gram negative bacterium, Escherichia coli (MIC 15.11 μM). CZS-1 reached 100% haemolysis at 120.87 μM. Skin secretions from unexplored species such as C. calcarifer continue to demonstrate the enormous molecular diversity hidden in the amphibian skin. Some of these novel peptides may provide lead structures for the development of a new class of antibiotics and antifungals of therapeutic use.

Biological significance

Through the combination of molecular cloning, Edman degradation sequencing, tandem mass spectrometry and MALDI-TOF MS we have identified a new family of 15 antimicrobial peptides in the skin secretion of Cruziohyla calcarifer. The novel family is named “Cruzioseptins” and contains cationic amphipathic peptides of 20–32 residues. They have a broad range of antimicrobial activity that also includes effective antifungals with low haemolytic activity. Therefore, C. calcarifer has proven to be a rich source of novel peptides, which could become leading structures for the development of novel antibiotics and antifungals of clinical application.