Attività antibatterica di peptidi estratti da celomociti di echinodermi

Abstract

Negli echinodermi la difesa dell’organismo dalle invasioni microbiche avviene tramite meccanismi cellulari e umorali dell’immunità innata. Una componente fondamentale dei fattori umorali è costituita dai peptidi antimicrobici (AMPs) molto conservati con un ampio spettro di attività antimicrobica contro batteri, virus e funghi. Solitamente gli AMPs sono costituiti da meno di 100 amminoacidi, sono cationici e formano strutture anfipatiche. In questo lavoro dimostriamo che i celomociti dell’Echinoideo Paracentrotus lividus e dell’Oloturoideo Holothuria tubulosa contengono sostanze con attività antimicrobica verso diversi ceppi batterici patogeni umani. In entrambe le specie, nel precipitato acido del supernatante del lisato dei celomociti è presente una frazione peptidica a basso peso molecolare (Low Molecular Peptides. LMP) con massa compresa tra i 3 e i 5 kDa che mostra attività antibatterica, valutata come concentrazione minima inibente (MIC). In particolare, in P. lividus la frazione peptidica con massa molecolare inferiore a 5 kDa è stata valutata contro un gruppo di batteri di riferimento, Gram-positivi e Gram-negativi e contro funghi patogeni dell’uomo: Staphylococcus. aureus ATCC 29213, ATCC 25923, ATCC 43866, Staphylococcus. epidermis DSM 3269, 1457, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Candida albicans ATCC 10231 e Candida tropicalis ATCC 13803. Il 5-CC risulta attivo contro tutti i ceppi microbici testati in vitro, con valori di MIC compresi fra 15.8 mg ml-1e 253.7 mg ml-1. Inoltre, nella specie Paracentrotus lividus, sono stati caratterizzati gli AMPs presenti nella frazione peptidica, attraverso l’utilizzo di un RP-HPLC/nESI-MSMS. I risultati hanno individuato tre principali peptidi (Paracentrina I, II, III) con una taglia molecolare rispettivamente di 1251.7, 2088.1 e 2292.2 d. L’analisi MSMS ha evidenziato che i peptidi comprendono rispettivamente le sequenze peptidiche 9-19, 12-31 e 24-41 della β-timosina di P. lividus (AN AJ439718). La β-timosina è uno dei peptidi antibatterici presenti negli invertebrati. In H. tubulosa dal precipitato acido del supernatante del lisato dei celomociti è stata isolata una frazione di 3 kDa che ha mostrato attività verso diversi ceppi batterici: Enterococcus fecalis, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli e Staphylococcus aureus con valori di MIC compresi fra 16,5 µg ml-1e 22.5 µg ml-1. Inoltre in entrambe le specie, le LMPs sono capaci di inibire l’attività dei biofilm da stafilococco, come dimostrato da osservazioni al microscopio fluorescenza e confocale. Ulteriori studi sono necessari per caratterizzare meglio queste componenti antimicrobiche, sia da un punto di vista biochimico che molecolare, sia per valutarne la localizzazione cellulare e tissutale e la modulazione dell’espressione genica in presenza di microorganismi. In conclusione i celomociti degli echinodermi possono rappresentare un’importante fonte di agenti antimicrobici utili per lo sviluppo di nuove strategie per il trattamento dei biofilm.