Molecular dynamics study of the differences in the human defensin behavior near a modelled water/membrane interface

Adriana M. Namba, Marcos R. Lourenzoni, Léo Degrève
2007 Journal of the Brazilian Chemical Society  
O comportamento das defensinas humanas HNP-1, HNP-2 e HNP-3 é estudado em um modelo de interface H 2 O/CCl 4 por simulações de dinâmica molecular. O comportamento distinto do HNP-3, quando comparado ao dos HNP 1 e 2, pode ser associado ao fato de o HNP-3 ser a menos potente das três defensinas, uma vez que seus resíduos apolares, que poderiam atacar as membranas celulares dos organismos patogênicos estão protegidos no interior do peptídeo. Três mecanismos encontrados na literatura propõem que a
more » ... ação dos HNPs sobre membranas ocorra, principalmente, pela interação entre os seus resíduos polares e os da superfície da membrana. Esses modelos não explicam com clareza o papel da região hidrofóbica da membrana na manutenção da estrutura quaternária do dímero de HNP, quando em contato com o interior da membrana. O conhecimento do comportamento da estrutura dimérica no estágio inicial da penetração na membrana, considerando, principalmente, a natureza hidrofóbica dos HNPs, mostrou-se essencial para explicar as diferenças nas suas ações. Este trabalho contribui para o entendimento do mecanismo da ação antimicrobiana das defensinas. Human defensins HNP-1, HNP-2 and HNP-3 behavior is studied in a membrane interface model H 2 O/CCl 4 by molecular dynamics simulation. The distinct HNP-3 behavior, when compared to HNP 1 and 2, can be associated to the fact that HNP-3 is the least potent of the three defensins, since its apolar residues, which could attack the cellular membranes of the pathogenic organisms, are shielded in the inner region of the peptide. Three mechanisms were proposed to explain the HNP action on cellular membranes. These mechanisms are unable to enlighten the membrane hydrophobic part role for preserving the quaternary structure of the peptide when it is interacting with the inner part of the membrane. They suggest that the damaging is mainly caused by the interactions between the localized charges of the peptides with charges on the membrane surface. These models do not clearly explain what the hydrophobic region role is in the stabilization of the quaternary HNP structure, when it is interacting with a membrane. The understanding of how the HNP dimers structure is conserved at the first stages of the insertion into the membrane is fundamental to explain the different activities of the peptides. This work aims at contributing for the understanding of the mechanism of the defensins antimicrobial action.
doi:10.1590/s0103-50532007000300019 fatcat:sifrtzrrd5erledpndv65cvop4