Apesar dos avanços no tratamento de doenças infecciosas, microrganismos patogênicos continuam ameaçando a saúde pública. A escassez de opções terapêuticas leva ao interesse em novos compostos, assim peptídeos antimicrobianos (AMPs), como Bothropstoxina-I e Plantaricina 149 estão sendo revisitados com o objetivo de aprimorar e caracterizar sua atividade antimicrobiana. A concentração inibitória mínima (CIM) para bactérias patogênicas e a hemólise de eritrócitos humanos foram indicadores usados na avaliação da otimização das atividades dos análogos sintetizados. Os peptídeos escolhidos foram NA1897, (KKWRWHLKPW)₂K e Pep20 (Fmoc-KAVKKLFKKWG) para Bothropstoxina-I e Plantaricina 149, respectivamente. As CIMs de Pep20 e NA1897 foram determinadas para 60 bactérias de espécies, linhagens e perfis de resistência diferentes, indicando amplo espectro de ação de ambos. As cinéticas de morte de Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii foram determinadas para cada um dos peptídeos, resultando em ação rápida com redução total de sobreviventes em no máximo duas horas. Este resultado aliado ao obtido para o efeito pós-antibiótico sugere ação do tipo concentração-dependente. Para estudar os modos de ação dessas moléculas, uma evolução dirigida foi realizada in vitro, através de tratamentos em concentrações subinibitórias. As linhagens selecionadas tiveram o metabolismo avaliado por microarranjos fenotípicos e mutações genéticas avaliadas através de sequenciamento do genoma. Resultados indicam que estes AMPs agem na membrana citoplasmática e que mecanismos de resistência envolvem diminuição da carga aniônica da membrana. Ensaios de despolarização de membrana e microscopia eletrônica de transmissão reforçam essas hipóteses, embora seja possível um mecanismo secundário de ação, principalmente para NA1897. As moléculas aqui estudadas representam antimicrobianos de interesse, mas ainda em etapas iniciais de desenvolvimento devido a citotoxicidade apresentada, com perspectivas futuras de otimização a partir dos alvos biológicos encontrados.

Despite advances in the treatment of infectious diseases, pathogenic microorganisms are still a threat to public health. The scarcity of therapeutic options leads to interest in new compounds, so antimicrobial peptides (AMPs) such as Bothropstoxin-I and Plantaricin 149 have been revisited in order to improve and characterize their antimicrobial activity. The minimum inhibitory concentration (MIC) for pathogenic bacteria and the hemolysis of human erythrocytes were indicators used to evaluate the optimization of the activities of the synthesized analogs. The peptides chosen were NA1897, (KKWRWHLKPW)₂K and Pep20 (Fmoc-KAVKKLFKKWG), for Bothropstoxin-I and Plantaricin 149, respectively. The MICs of Pep20 and NA1897 were determined for 60 bacteria of different species, strains, and resistance profiles, indicating a broad spectrum of action for both. The killing kinetics of Staphylococcus aureus and Acinetobacter baumannii were determined for both peptides, resulting in quick bacterial death, with a total reduction of survivors in a maximum of two hours. This result and the post-antibiotic effect suggest a concentration-dependent action. We studied the modes of action of these molecules by performing directed evolution in vitro through treatments at subinhibitory concentrations. We evaluated the metabolism of selected strains by phenotypic microarrays and genetic mutations by genome sequencing. Results indicate that these AMPs act on the cytoplasmic membrane and that resistance mechanisms involve a decrease in the anionic charge of the membrane. Membrane depolarization and transmission electron microscopy assays support these hypotheses, although a secondary mechanism of action is possible, mainly for NA1897. The molecules studied here represent antimicrobials of interest, but they are still in early stages of development due to the cytotoxicity presented, with future perspectives of optimization from the biological targets found.