Eur J Pharm Sci, 2024, 197:106776

Broad-Spectrum Activity of Membranolytic Cationic Macrocyclic Peptides Against Multi-Drug Resistant Bacteria and Fungi

The emergence of multidrug-resistant (MDR) strains causes severe problems in the treatment of microbial infections owing to limited treatment options. Antimicrobial peptides (AMPs) are drawing considerable attention as promising antibiotic alternative candidates to combat MDR bacterial and fungal infections. Herein, we present a series of small amphiphilic membrane-active cyclic peptides composed, in part, of various nongenetically encoded hydrophilic and hydrophobic amino acids. Notably, lead cyclic peptides 3b and 4b showed broad-spectrum activity against drug-resistant Gram-positive (MIC = 1.5-6.2 µg/mL) and Gram-negative (MIC = 12.5-25 µg/mL) bacteria, and fungi (MIC = 3.1-12.5 µg/mL). Furthermore, lead peptides displayed substantial antibiofilm action comparable to standard antibiotics. Hemolysis (HC = 230 µg/mL) and cytotoxicity (70% cell viability against four different mammalian cells at 100 µg/mL) assay results demonstrated the selective lethal action of 3b against microbes over mammalian cells. A calcein dye leakage experiment substantiated the membranolytic effect of 3b and 4b, which was further confirmed by scanning electron microscopy. The behavior of 3b and 4b in aqueous solution and interaction with phospholipid bilayers were assessed by employing nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy in conjunction with molecular dynamics (MD) simulations, providing a solid structural basis for understanding their membranolytic action. Moreover, 3b exhibited stability in human blood plasma (t = 13 h) and demonstrated no signs of resistance development against antibiotic-resistant S. aureus and E. coli. These findings underscore the potential of these newly designed amphiphilic cyclic peptides as promising anti-infective agents, especially against Gram-positive bacteria.

Lohan S, Konshina AG, Tiwari RK, Efremov RG, Maslennikov I, Parang K

IBCH: 11282
Ссылка на статью в журнале: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0928098724000873
Нет данных о цитировании
Данные статьи проверены модераторами 2024-09-21

Список научных проектов, где отмечена публикация

  1. 1R41AI164997-01A1. . Внебюджетное финансирование.
  2. Онкотераностика и проблемы резистентности к противоопухолевым и антибактериальным препаратам (23 Апреля 2024 года — 31 Декабря 2026 года). Деев С.М., Алексеева Н.А., Алексеева Л.Г., Алипер Е.Т., Алферова В.А., Андрианова А.Г., Бабкова Ю.С., Баранова А.А., Баранова М.Н., Белогуров А.А., Богачук А.П., Бочаров Э.В., Буренина О.Ю., Бычков М.Л., Веретененко И.И., Волков Д.В., Габибов А.Г., Гордеева В.Д., Горелик Л.В., Грязнова О.Ю., Гуляк Е.Л., Дерябин А.С., Доброчаева К.Л., Евпак А.С., Егорова Н.С., Емельянов Е.А., Ермолаева Е.О., Ефремов Р.Г., Житлов М.Ю., Жучков В.А., Захарова М.Ю., Звягин А.В., Зелепукин И.В., Зинченко А.А., Калганова А.И., Кириченко А.В., Кирпичников М.П., Кнорре В.Д., Ковалева Д.К., Коваленко Е.И., Кокаева И.С., Коновалова Е.В., Коншина А.Г., Короткова Н.А., Коршун В.А., Котельникова О.В., Котельникова П.А., Кравченко Т.В., Крылов Н.А., Кудряева А.А., Кузьмина О., Курбацкая И.Н., Лазарев И.В., Логвинов А.С., Люкманова Е.Н., Мазур Р.В., Маллаев Р.А., Мирзоева Н.З., Миркасымов А.Б., Мусатова О.Е., Нечаева А.М., Никитин Т.Д., Никонова А.В., Нольде Д.Е., Оджомоко Л.О., Орлова Д.А., Панина И.С., Пахомов А.А., Пахомова Т.Е., Пижонков Н.А., Пипия С.О., Полянский А.А., Похоруков Д.А., Прокопенко Ю.А., Прошкина Г.М., Родионов В.И., Ротанова Т.В., Рубцов Ю.П., Рябуха Я.А., Саватеева Н.С., Сапожникова К.А., Серова Е.В., Синичич А.А., Смирнов И.В., Согомонян А.С., Спаллоне А., Степанова (Украинская) В.М., Стрельцова М.А., Сутугин Ю.А., Терехов С.С., Фролова А.Ю., Хаврошечкина Е.В., Ходарович Ю.М., Холоденко Р.В., Цетлин В.И., Чумаков С.П., Шилова П.А., Шлепова О.В., Шрамова Е.И., Шульга А.А.. Грант, Бюджетное финансирование.