Peptaibols as membrane-active antibiotics: Solid-state 19F-NMR structure-function analysis using tailor-made CF3-labeled amino acids
Peptaibols 作为膜活性抗生素:使用定制的 CF3 标记氨基酸进行固态 19F-NMR 结构功能分析
基本信息
- 批准号:208935089
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2012
- 资助国家:德国
- 起止时间:2011-12-31 至 2015-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Our aim is to understand the molecular mechanism of channel formation in biomembranes by “peptaibols”, which are supposed to permeabilize bacteria membranes by assembling into transmembrane bundles. As these antimicrobial peptides contain a high proportion of the unusual α-aminoisobutyric acid (Aib), such peptAIBols are difficult to synthesize and to analyze, hence their mode of action is poorly understood. Especially some very short sequences are unlikely to be able to span the membrane, yet they can be just as potent as the typical longer antimicrobial sequences. To gain insight into their functional mechanisms, a comparative structure analysis is envisaged, using solid-state 19F-NMR spectroscopy on two membrane-embedded peptaibols with different length: the well-known 20-mer Alamethicin F30/3 (ALM), and the short 11-mer Harzianin HK-VI (HZ). For these highly sensitive NMR measurements, specific tailor-made trifluoromethyl-(Tfm-)labeled amino acids need to be designed and incorporated into the peptides. Our goals are:- To establish and optimize the synthesis of enantiomerically pure αTfm-labeled amino acids that are designed to fit into the Aib-type peptide backbone: (R-) and (S-)Tfm-alanine (isosteric with Aib); α-Tfm-prolines and Tfm-pseudoprolines (analogues of proline, constituting characteristic non-helical Aib-Pro motifs in ALM and HZ); α-Tfm-glutamine and α-Tfm-glutamate (analogues of polar amino acids, forming polar face of amphiphilic helix in ALM). - Incorporation of these α-Tfm-amino acids into different positions of the two peptaibols, which is challenging per se due to the low reactivity of the deactivating 19F-substituents. - Verification of the conformational and biological intactness of all selectively labelled peptide analogues, using oriented circular dichroism and antimicrobial activity tests, respectively. - Solid-state 19F-NMR structure analysis of ALM and HZ in lipid membranes, to resolve the backbone conformation, molecular alignment, oligomerization state and dynamics. - Comparison of the peptide structures in different lipids and phase states is expected to give insights into the critical steps of channel formation, i.e. membrane binding, membrane insertion, oligomerization, and re-orientation.
我们的目的是了解“peptaibols”在生物膜中形成通道的分子机制,“peptaibols”应该通过组装成跨膜束来透化细菌膜。由于这些抗菌肽含有高比例的不寻常的α-氨基异丁酸(Aib),此类peptAIBols难以合成和分析,因此对其作用方式知之甚少。特别是一些非常短的序列不太可能跨越膜,但它们可以与典型的较长抗菌序列一样有效。为了深入了解它们的功能机制,我们设想使用固态 19F-NMR 光谱对两种不同长度的膜嵌入 peptaibols 进行比较结构分析:众所周知的 20 聚体 Alamethicin F30/3 (ALM) 和短的 11 聚体 Harzianin HK-VI (HZ)。对于这些高灵敏度的 NMR 测量,需要设计特定的定制三氟甲基 (Tfm-) 标记氨基酸并将其掺入肽中。我们的目标是:- 建立和优化对映体纯 αTfm 标记氨基酸的合成,这些氨基酸旨在适合 Aib 型肽主链:(R-) 和 (S-)Tfm-丙氨酸(与 Aib 等排); α-Tfm-脯氨酸和Tfm-伪脯氨酸(脯氨酸的类似物,构成ALM和HZ中的特征性非螺旋Aib-Pro基序); α-Tfm-谷氨酰胺和 α-Tfm-谷氨酸(极性氨基酸的类似物,在 ALM 中形成两亲螺旋的极性面)。 - 将这些 α-Tfm-氨基酸掺入两个 peptaibol 的不同位置,由于失活 19F-取代基的反应性较低,这本身就具有挑战性。 - 分别使用定向圆二色性和抗菌活性测试验证所有选择性标记的肽类似物的构象和生物完整性。 - 对脂膜中的 ALM 和 HZ 进行固态 19F-NMR 结构分析,以解析主链构象、分子排列、寡聚状态和动力学。 - 不同脂质和相状态下肽结构的比较有望深入了解通道形成的关键步骤,即膜结合、膜插入、寡聚和重新定向。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural Behavior of the Peptaibol Harzianin HK VI in a DMPC Bilayer: Insights from MD Simulations.
- DOI:10.1016/j.bpj.2017.05.019
- 发表时间:2017-06
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Marina Putzu;S. Kara;S. Afonin;S. Grage;Andrea Bordessa;G. Chaume;T. Brigaud;A. Ulrich;T. Kubař
- 通讯作者:Marina Putzu;S. Kara;S. Afonin;S. Grage;Andrea Bordessa;G. Chaume;T. Brigaud;A. Ulrich;T. Kubař
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