Peramalan peptida krip antimikrob daripada hemosianin moluska serta interaksi peptida krip terpilih terhadap protein MrkH Klebsiella pneumoniae

Abstract

Ancaman bakteria rintang antibiotik (BRA) terhadap kesihatan awam dunia semakin meruncing apabila Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit (CDC) menyenaraikan sebanyak 18 mikroorganisma rintang rintang pada tahun 2019. Ancaman ini menjadi lebih serius apabila jumlah sebatian dadah antimikrob komersil yang berkesan dan selamat semakin berkurang sehingga mendorong Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) untuk mengutamakan penemuan sebatian antimikrob yang baru, termasuklah peptida antimikrob (AMP). Kajian lepas telah menemui peptida krip AMP daripada protein hemosianin (HC) moluska dan arthropod melalui kaedah proteomik, lalu mencadangkan HC sebagai sumber baharu AMP, selari dengan fungsinya yang dikaitkan dengan keimunan pasif haiwan tersebut. Pendekatan pembelajaran mesin (ML) berupaya mengurangkan kos dan menjimatkan masa yang diperlukan untuk menilai potensi peptida krip yang terhasil. Akan tetapi, lambakan algoritma dan pelantar ML menyukarkan usaha penemuan tersebut kerana hasil ramalan yang berbeza-beza. Untuk meningkatkan keberkesanan penyaringan AMP melalui ML, satu penilaian menyeluruh yang menggabungkan peramalan AMP bersama dengan fungsi AMP dicadangkan dalam kajian ini. Objektif kajian semasa adalah 1) membangunkan sistem penskoran AMP melalui integrasi pelbagai pelantar pembelajaran mesin, 2) meramal dan menyaring peptida krip AMP terbitan protein hemosianin moluska dan 3) menilai interaksi peptida krip AMP terbitan hemosianin terhadap protein pengaruh pengekpresan kluster gen Fimbria Jenis 3, MrkH pada Klebsiella pneumoniae. Sistem penskoran AMP dibangunkan dengan merujuk kepada sifat fizikokimia AMP daripada pangkalan data APD (Antimicrobial Peptide Database) dan peptida bukan AMP daripada pangkalan data UniProtKB. Berdasarkan julat daripada sifat fizikokimia dan fungsi peptida-peptida tersebut, peptida krip terbitan hemosianin dibandingkan dan disaring untuk pengedokan molekul menggunakan pelantar HADDOCK. Sejumlah 21 calon AMP yang berpotensi telah ditemui dengan aktiviti spesifik menentang K. pneumoniae. Setiap satu calon AMP berpotensi menunjukkan pengikatan yang tinggi terhadap protein MrkH selepas dibandingkan dengan ligan natif siklik-di-GMP (C2E). Kesimpulannya, penilaian AMP berdasarkan penilaian yang menyeluruh ini telah mencadangkan tiga AMP daripada hemosianin dengan aktiviti yang berkesan terhadap perencatan penghasilan biofilem oleh K. pneumoniae pada tempoh yang singkat dengan kos yang optimum.