Bactericidal activity of Lys49 and Asp49 myotoxic phospholipases A2 from Bothrops asper snake venom Synthetic Lys49 myotoxin II-(115−129)-peptide identifies its bactericidal region

Abstract

Mammalian group-II phospholipases A2 (PLA2) of inflammatory fluids display bactericidal properties, which are dependent on their enzymatic activity. This study shows that myotoxins II (Lys49) and III (Asp49), two group-II PLA2 isoforms from the venom of Bothrops asper, are lethal to a broad spectrum of bacteria. Since the catalytically inactive Lys49 myotoxin II isoform has similar bactericidal effects to its catalytically active Asp49 counterpart, a bactericidal mechanism that is independent of an intrinsic PLA2 activity is demonstrated. Moreover, a synthetic 13-residue peptide of myotoxin II, comprising residues 115-129 (common numbering system) near the C-terminal loop, reproduced the bactericidal effect of the intact protein. Following exposure to the peptide or the protein, accelerated uptake of the hydrophobic probe N-phenyl-N-naphthylamine was observed in susceptible but not in resistant bacteria, indicating that the lethal effect was initiated on the bacterial membrane. The outer membrane, isolated lipopolysaccharide (LPS), and lipid A of susceptible bacteria showed higher binding to the myotoxin II-(115-129)-peptide than the corresponding moieties of resistant strains. Bacterial LPS chimeras indicated that LPS is a relevant target for myotoxin II-(115-129)-peptide. When heterologous LPS of the resistant strain was present in the context of susceptible bacteria, the chimera became resistant, and vice versa. Myotoxin II represents a group-II PLA2 with a direct bactericidal effect that is independent of an intrinsic enzymatic activity, but adscribed to the presence of a short cluster of basic/hydrophobic amino acids near its C-terminal loop.

Las fosfolipasas A2 (PLA2) del grupo II de los mamíferos de los fluidos inflamatorios presentan propiedades bactericidas, que dependen de su actividad enzimática. Este estudio demuestra que las miotoxinas II (Lys49) y III (Asp49), dos isoformas de PLA2 del grupo II del veneno de Bothrops asper, son letales para un amplio espectro de bacterias. Dado que la isoforma de la miotoxina II, catalíticamente inactiva, tiene efectos bactericidas similares a los de su homóloga Asp49, catalíticamente activa, se demuestra un mecanismo bactericida independiente de la actividad intrínseca de la PLA2. Además, un péptido sintético de 13 residuos de la miotoxina II, que comprende los residuos 1152129 (sistema de numeración común) cerca del bucle C-terminal, reprodujo el efecto bactericida de la proteína intacta. Tras la exposición al péptido o a la proteína, se observó una captación acelerada de la sonda hidrofóbica N-fenil-N-naftilamina en las bacterias susceptibles pero no en las resistentes, lo que indica que el efecto letal se inició en la membrana bacteriana. La membrana externa, el lipopolisacárido aislado (LPS) y el lípido A de las bacterias susceptibles mostraron una mayor unión al péptido de la miotoxina II-(1152129) que las partes correspondientes de las cepas resistentes. Las quimeras de LPS bacterianas indicaron que el LPS es una diana relevante para la miotoxina II-(1152129)-péptido. Cuando el LPS heterólogo de la cepa resistente estaba presente en el contexto de las bacterias susceptibles, la quimera se volvía resistente, y viceversa.La miotoxina II representa una PLA2 del grupo II con un efecto bactericida directo que es independiente de una actividad enzimática intrínseca, pero adscrita a la presencia de un corto grupo de aminoácidos básicos/hidrófobos cerca de su bucle C-terminal.