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Individual Roles of Peptides PGLa and Magainin 2 in Synergistic Membrane Poration.
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-06-12 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00194 Wendong Ma 1 , Shuqing Sun 1 , Wenwen Li 1 , Zhihong Zhang 1 , Zhao Lin 1 , Yu Xia 1 , Bing Yuan 1 , Kai Yang 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-06-12 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00194 Wendong Ma 1 , Shuqing Sun 1 , Wenwen Li 1 , Zhihong Zhang 1 , Zhao Lin 1 , Yu Xia 1 , Bing Yuan 1 , Kai Yang 1
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Synergy between antimicrobial peptides PGLa and Magainin 2 (MAG2) provides an efficient way to enhance their antimicrobial ability. However, the underlying molecular mechanism of such synergy, especially the individual roles of each peptide, remains poorly understood. We combined a giant unilamellar vesicle leakage assay, in situ interfacial photovoltage testing, and molecular dynamics to investigate membrane poration under the action of PGLa, MAG2, or a PGLa/MAG2 mixture. Our results clearly show the different membrane action modes of the three systems and demonstrate the importance of forming PGLa–MAG2 heterodimers in the membrane poration process. PGLa inserted into and extracted from a membrane rapidly and continually with minimal aggregation and produced only transient, small pores. In contrast, MAG2 peptides tended to aggregate together on the membrane surface or only shallowly embed in the membrane. Additionally, the PGLa and MAG2 residues were well integrated into the membrane via the formation of PGLa–MAG2 heterodimers. The membrane defect produced by the rapid insertion of PGLa was stabilized by MAG2, which further recruited other peptides for the formation of PGLa-MAG2 heterodimers and even heterodimer clusters. Growth in pore size then occurred in a step-by-step process involving the formation and assembly of heterodimer clusters within the membrane. Our results provide insight into the complicated synergy that occurs between PGLa and MAG2 during membrane poration and will assist in the design of new antimicrobial peptides.
中文翻译：
肽PGLa和Magainin 2在协同膜穿孔中的个别作用。
抗菌肽PGLa和Magainin 2（MAG2）之间的协同作用提供了增强其抗菌能力的有效方法。然而，这种协同作用的潜在分子机制，尤其是每种肽的个别作用，仍然知之甚少。我们结合了巨大的单层囊泡泄漏测定，原位界面光电压测试和分子动力学，以研究在PGLa，MAG2或PGLa / MAG2混合物的作用下膜的孔隙率。我们的结果清楚地表明了这三种系统的不同膜作用模式，并证明了在膜渗透过程中形成PGLa–MAG2异二聚体的重要性。PGLa以最小的聚集迅速连续地插入膜中或从膜中提取出来，仅产生瞬时的小孔。相反，MAG2肽倾向于在膜表面聚集在一起或仅浅埋入膜中。此外，PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。进一步招募了其他肽来形成PGLa-MAG2异二聚体，甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。进一步招募了其他肽来形成PGLa-MAG2异二聚体，甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。
更新日期：2020-07-07
中文翻译：
肽PGLa和Magainin 2在协同膜穿孔中的个别作用。
抗菌肽PGLa和Magainin 2（MAG2）之间的协同作用提供了增强其抗菌能力的有效方法。然而，这种协同作用的潜在分子机制，尤其是每种肽的个别作用，仍然知之甚少。我们结合了巨大的单层囊泡泄漏测定，原位界面光电压测试和分子动力学，以研究在PGLa，MAG2或PGLa / MAG2混合物的作用下膜的孔隙率。我们的结果清楚地表明了这三种系统的不同膜作用模式，并证明了在膜渗透过程中形成PGLa–MAG2异二聚体的重要性。PGLa以最小的聚集迅速连续地插入膜中或从膜中提取出来，仅产生瞬时的小孔。相反，MAG2肽倾向于在膜表面聚集在一起或仅浅埋入膜中。此外，PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。PGLa和MAG2残基通过PGLa–MAG2异二聚体的形成很好地整合到膜中。通过PG2的快速插入而产生的膜缺损通过MAG2得以稳定，MAG2进一步募集了其他肽以形成PGLa-MAG2异二聚体甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。进一步招募了其他肽来形成PGLa-MAG2异二聚体，甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。进一步招募了其他肽来形成PGLa-MAG2异二聚体，甚至异二聚体簇。然后，孔径逐步增长，该逐步过程涉及膜内异二聚体簇的形成和组装。我们的结果提供了对在膜渗透期间PGLa和MAG2之间发生的复杂协同作用的深入了解，并将有助于设计新的抗菌肽。
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