Caracterização molecular e funcional de kammaricinas, uma nova família de peptídeos antimicrobianos de camarões peneídeos

Abstract

Peptídeos antimicrobianos (AMPs) são importantes efetores encontrados em praticamente todas as formas de vida, onde atuam como uma primeira linha de defesa de forma rápida e inespecífica. Em camarões peneídeos, quatro famílias de AMPs contendo cisteínas foram descritas: peneidinas, crustinas, fatores anti-lipopolissacarídeos e stylicinas. Neste trabalho, reportamos a identificação e a caracterização molecular e funcional de uma nova família de AMPs específica de camarões peneídeos, a qual foi nomeada de kammaricina (uma referência à palavra grega ?kámmaros?, que significa ?camarão?). As kammaricinas (KAM) são codificadas como precursores compostos por um peptídeo sinal e uma região de pró-domínio, seguido por um polipeptídeo linear altamente catiônico desprovido de cisteínas. Essa família de AMPs é composta por pelo menos dois membros (KAM1 e KAM2), os quais são codificados por genes diferentes. Interessantemente, o gene KAM2 pode realizar splicing alternativo para gerar precursores distintos. O perfil transcricional desses AMPs foi avaliado em termos de distribuição tecidual e regulação gênica em Litopenaeus vannamei, a espécie de camarão mais cultivada no mundo. Transcritos de ambos os genes foram detectados nos hemócitos e se mostraram altamente induzidos em resposta a três patógenos não relacionados, a bactéria Gram-negativa Vibrio harveyi, o fungo filamentoso Fusarium solani e o Vírus da Síndrome da Mancha Branca (WSSV). O peptídeo recombinante rLitvan KAM1 de L. vannamei apresentou atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas em baixas concentrações (<10 µM). Este estudo revelou um novo AMP promissor que pode ser usado para o desenvolvimento de novas estratégias no gerenciamento e controle de doenças infecciosas de camarões ou como uma alternativa aos antibióticos clássicos.

Abstract: Antimicrobial peptides (AMPs) are important effectors found in virtually all life forms where they act as a rapid and non-specific first line of defense. In penaeid shrimp, four cysteine-containing AMP families were described: penaeidins, crustins, anti-lipopolysaccharide factors and stylicins. Here, we report the identification and the molecular and functional characterization of a novel family of shrimp-specific AMPs, which was named as kammaricin (after the Greek word ?kámmaros?, meaning shrimp). Kammaricins (KAM) are encoded as precursors composed of a signal peptide and a pro-domain region, followed by a highly cationic linear polypeptide lacking any cysteines. This AMP family is composed by at least two members (KAM1 and KAM2) which are encoded by different genes. Interestingly, the KAM2 gene can perform alternative splicing to generate distinct precursors. The transcriptional profile of these AMPs was evaluated in terms of tissue distribution and regulation in Litopenaeus vannamei, the most cultivated shrimp species. Both KAM genes were found to be expressed in hemocytes and highly induced in response to three unrelated shrimp pathogens, the Gram-negative Vibrio harveyi, the filamentous fungus Fusarium solani and the White spot syndrome virus (WSSV). The recombinant rLitvan KAM1 from L. vannamei showed antimicrobial activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria at low concentrations (<10 µM). This study revealed a promising new nature-based AMP which can be used for the development of novel strategies in shrimp infectious disease management or as an alternative to classic antibiotics.