Interaction of cyclic antimicrobial hexapeptides with model lipid membranes

Abstract

Antimikrobielle Peptide gelten als vielversprechende Wirkstoffe für die Entwicklung neuer Antibiotika. Ein potentieller Wirkmechanismus antimikrobieller Peptide liegt in der Fähigkeit eine Entmischung der Lipide in der Lipidmembranen zu induzieren, auch Lipid-Clustering genannt. In dieser Arbeit haben wir versucht, die Randbedingungen des Lipid-Clusterings zu identifizieren. Wir haben die thermotropen Eigenschaften von binären und ternären Mischungen aus Phosphatidylethanolaminen, Phosphatidylglycerolen und Cardiolipin mit und ohne gebundenen zyklischen Hexapeptiden bestimmt. Die Hexapeptide bestanden aus drei positiv geladenen Aminosäuren und drei hydrophoben Aminosäuren in unterschiedlicher Aminosäureanordnungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit der Peptide, Lipidcluster zu induzieren von der Aminosäuresequenz und dem Mischverhalten der Lipide abhängt. Die Wirksamkeit dieser verschiedenen Hexapeptide, Cluster zu induzieren, korreliert dabei mit ihrer antimikrobiellen Aktivität.

Antimicrobial peptides are promising agents for the development of novel antibiotics. A potential mechanism of action of antimicrobial peptides is the ability to induce lipid segregation in lipid membranes, also known as lipid clustering. In this work we tried to identify the boundary conditions of lipid clustering. We determined the thermotropic properties of binary and ternary mixtures of phosphatidylethanolamines, phosphatidylglycerols and cardiolipin, with and without bound cyclic hexapeptides. The hexapeptides contained three positively charged amino acids and three hydrophobic amino acids with varying amino acid arrangements. The results show that the ability of peptides to induce lipid clusters depends on the amino acid sequence and the lipid mixing behavior. The efficacy of these different hexapeptides to induce clusters was found to be correlated with their antimicrobial activity.