Amphipathic, α-helical antimicrobial peptides

Tossi, Alessandro; Sandri, Luca; Giangaspero, Anna

doi:10.1002/1097-0282(2000)55:1<4::aid-bip30>3.0.co;2-m

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“…The positional residue conservation was very poor excepting position 1 (70% Gly) and 8 (50% Lys). However, the positional conservation of residue types, i.e., charged, neutral or hydrophobic, was presented in a relatively defined way (Tossi et al, 2000).…”

Section: Sequencementioning

confidence: 99%

Alpha-helical cationic antimicrobial peptides: relationships of structure and function

2010

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Antimicrobial peptides (AMPs), with their extraordinary properties, such as broad-spectrum activity, rapid action and difficult development of resistance, have become promising molecules as new antibiotics. Despite their various mechanisms of action, the interaction of AMPs with the bacterial cell membrane is the key step for their mode of action. Moreover, it is generally accepted that the membrane is the primary target of most AMPs, and the interaction between AMPs and eukaryotic cell membranes (causing toxicity to host cells) limits their clinical application. Therefore, researchers are engaged in reforming or de novo designing AMPs as a 'singleedged sword' that contains high antimicrobial activity yet low cytotoxicity against eukaryotic cells. To improve the antimicrobial activity of AMPs, the relationship between the structure and function of AMPs has been rigorously pursued. In this review, we focus on the current knowledge of α-helical cationic antimicrobial peptides, one of the most common types of AMPs in nature.

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Section: Sequencementioning

confidence: 99%

Alpha-helical cationic antimicrobial peptides: relationships of structure and function

2010

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“…The global hydrophobicity and the amphipathicity for each synthesized peptide sequence were calculated using a hydrophobicity index (Hi) scale derived from the normalized and filtered consensus of 163 published scales, that arbitrarily ranges between maximum values of +10 for Phe, and -10 for Arg. 8,20 The hydrophobicity is given as the mean value (H ) (ΣHi)/l), where l ) peptide length. The mean hydrophobic moment (µH max ) was calculated as described by Eisenberg et al (1982).…”

Section: B Ps(i)ps(i+4)mentioning

confidence: 99%

“…A large group of these AMPs acquire an amphipathic R-helical secondary structure in an anisotropic and low dielectric constant environment, such as when they interact with the cytoplasmic membrane. 8 In most cases, their primary or secondary structure has not been related with quantitative parameters expressing their activity against either bacterial or host cells. Even when structural parameters affecting activity have been defined, it is a challenge to maintain or increase antibacterial activity while simultaneously decreasing hemolytic activity, since some optimal combination of specific attributes must be reached.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…It does not depend on any knowledge of the peptide's secondary structure and should thus not be confused with Eisenberg's hydrophobic moment, 15 which measures sidewise asymmetry of the peptide's regular structure (amphipathicity). The peptide lengthwise asymmetry and the observation that amino acids closer to the N-terminus are more relevant for AMP activity 8,16 is additionally modeled by weighting factors (l + 1 -i) q , where l is the sequence length, i is residue sequence number, and q is a constant in the range from 0 to 1. The sequence moment m ) V(p) for position-dependent properties p ) (p 1 ,...,p l ), is then defined as the weighted sum of p i -vectors associated with each amino acid i in a peptide sequence bent in an arc R. After performing vector summation of p b i (l + 1 -i) q terms, the resulting sequence moment x and y coordinates are given by the following:…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Computational Design of Highly Selective Antimicrobial Peptides

Juretić

Vukičević

Ilić

et al. 2009

J. Chem. Inf. Model.

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We have created a structure-selectivity database (AMPad) of frog-derived, helical antimicrobial peptides (AMPs), in which the selectivity was determined as a therapeutic index (TI), and then used the novel concept of sequence moments to study the lengthwise asymmetry of physicochemical peptide properties. We found that the cosine of the angle between two sequence moments obtained with different hydrophobicity scales, defined as the D-descriptor, identifies highly selective peptide antibiotics. We could then use this descriptor to predict TI changes after point mutations in known AMPs, and to aid the prediction of TI for de noVo designed AMPs. In combination with an amino acid selectivity index, a motif regularity index and other statistical rules extracted from AMPad, the D-descriptor enabled construction of the AMP-Designer algorithm. A 23 residue, glycine-rich, peptide suggested by the algorithm was synthesized and the activity and selectivity tested. This peptide, adepantin 1, is less than 50% identical to any other AMP, has a potent antibacterial activity against the reference organism, E. coli, and has a significantly greater selectivity (TI > 200) than the best AMP present in the AMPad database (TI ) 125).

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“…En tenant compte de ces proprié-tés minimales requises, nous avons défini les caractéristiques suivantes comme étant essentielles pour nos peptides: (1) une séquence relativement courte (<30acides aminés); (2) une densité de charges positives suffisante pour former un complexe avec l'ADN (qui est une macromolécule polyanionique), mais pas trop forte afin de réduire les possibilités d'activation du système du complément; (3) une séquence confé-rant des propriétés amphipathiques et perméabilisantes; (4) la présence de résidus histidines qui ont la capacité d'améliorer le relargage de l'ADN des endosomes dans le cytosol via un méca-nisme similaire à celui des polyéthylèni-mines [3]. Or, certains peptides antimicrobiens naturellement présents dans le règne animal, y compris chez l'homme, répondent à ces critères [4]. Pour éva-luer leur intérêt en tant que vecteurs de transfert de gènes, nous avons utilisé des peptides antibiotiques modèles, dont un des représentants est LAH4 [5].…”

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Des peptides cationiques antibactériens comme vecteurs de transfert de gènes

2003

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> L'idée de base de la thérapie génique, qui est de transférer des acides nucléiques dans des cellules dans un but thérapeutique, s'applique aussi bien à la conception de traitements nouveaux pour des maladies génétiques ou acquises qu'à des approches innovantes de vaccination. Cependant, le prérequis pour une thérapie génique est de disposer d'un transporteur (ou vecteur) capable de transférer de manière efficace le gène thérapeutique dans les cellules cibles. Au cours de la dernière décennie, de nombreux vecteurs, biologiques et synthétiques, ont été dévelop-pés. Malgré une efficacité plus faible que celle des meilleurs vecteurs viraux, les vecteurs non viraux sont attractifs pour plusieurs raisons, par exemple l'absence de contraintes liées à la taille du gène à transporter, ainsi que la sécurité, la versatilité et la facilité d'une production industrielle. Bien que la synthèse de plusieurs centaines de composés ait permis d'identifier de bons outils pour la recherche fondamentale, l'efficacité de transfection de ces vecteurs non viraux est encore trop faible pour des applications à visées thé-rapeutiques. Le développement de nouvelles molécules reste donc nécessaire. Les vecteurs peptidiques sont parmi les moins explorés, bien qu'ils aient un potentiel élevé. La synthèse peptidique permet en effet d'obtenir des produits bien caractérisés et peut être effectuée à grande échelle. De plus, des peptides variants, voire résistants aux dégrada-tions enzymatiques, sont facilement synthétisables. Jusqu'à récemment, les peptides ont été principalement utilisés comme agents auxiliaires pour d'autres systèmes de vectorisation, en particulier des polymères cationiques tels que la polylysine, auxquels ils peuvent apporter une fonction de ciblage cellulaire, une activité de type membranolytique ou encore un signal de localisation nucléaire [1]. Une stratégie émergente consiste à développer des peptides multifonctionnels, capables de délivrer sans adjuvant de l'ADN dans des cellules. Ainsi, notre groupe a montré que le fragment carboxy-terminal de la petite protéine Viral protein R (Vpr) du VIH-1 possède une activité de transfection comparable à celle d'agents cationiques lipidiques et polymériques [2]. Un agent transfectant doit remplir un cahier des charges minimal. Tout d'abord, le composé doit pouvoir interagir avec l'ADN de manière à favoriser son entrée dans les cellules. Si, comme c'est le cas pour la grande majorité des vecteurs synthétiques, l'entrée se fait par endocytose, le composé doit pouvoir déstabiliser la membrane endosomale avant que l'ADN ne soit dégradé dans le lysosome. Une fois relargué dans le cytosol, l'ADN peut pénétrer dans le noyau au cours de la division cellulaire, lorsque l'enveloppe nucléaire est disloquée. En tenant compte de ces proprié-tés minimales requises, nous avons défini les caractéristiques suivantes comme étant essentielles pour nos peptides: (1) une séquence relativement courte (<30acides aminés); (2) une densité de charges positives suffisante pour former un complexe avec l'ADN (...

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Amphipathic, α-helical antimicrobial peptides

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Alpha-helical cationic antimicrobial peptides: relationships of structure and function

Alpha-helical cationic antimicrobial peptides: relationships of structure and function

Computational Design of Highly Selective Antimicrobial Peptides

Des peptides cationiques antibactériens comme vecteurs de transfert de gènes

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