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Structural Analysis and Design of Chionodracine-Derived Peptides Using Circular Dichroism and Molecular Dynamics Simulations

机译：圆二色性和分子动力学模拟的奇偶胺衍生物的结构分析和设计

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摘要

Antimicrobial peptides have been identified as one of the alternatives to the extensive use of common antibiotics as they show a broad spectrum of activity against human pathogens. Among these is Chionodracine ( ), a host-defense peptide isolated from the Antarctic icefish , which belongs to the family of Piscidins. Previously, we demonstrated that and its analogs display high antimicrobial activity against ESKAPE pathogens ( and species). Herein, we investigate the interactions with lipid membranes of and two analogs, and , showing enhanced potency. Using a combination of Circular Dichroism, fluorescence spectroscopy, and all-atom Molecular Dynamics (MD) simulations, we determined the structural basis for the different activity among these peptides. We show that all peptides are predominantly unstructured in water and fold, preferentially as α-helices, in the presence of lipid vesicles of various compositions. Through a series of MD simulations of 400 ns time scale, we show the effect of mutations on the structure and lipid interactions of and its analogs. By explaining the structural basis for the activity of these analogs, our findings provide structural templates to design minimalistic peptides for therapeutics.
机译：抗菌肽已被证明是广泛使用的常规抗生素的替代品之一，因为它们显示出广泛的针对人类病原体的活性。其中的一种是Chionodracine（），一种分离自南极冰鱼的宿主防御肽，该肽属于Piscidins家族。以前，我们证明了其及其类似物对ESKAPE病原体（和种）具有很高的抗菌活性。在本文中，我们研究了和和两个类似物与脂膜的相互作用，显示出增强的效力。结合使用圆二色性，荧光光谱和全原子分子动力学（MD）模拟，我们确定了这些肽之间不同活性的结构基础。我们显示，在各种组成的脂质囊泡存在的情况下，所有肽主要在水中是非结构化的，并且折叠时优先为α螺旋。通过一系列400 ns时标的MD模拟，我们显示了突变对其及其类似物的结构和脂质相互作用的影响。通过解释这些类似物活性的结构基础，我们的发现为设计用于治疗的简约肽提供了结构模板。

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