NMR studies of the antimicrobial salivary peptides histatin 3 and histatin 5 in aqueous and nonaqueous solutions

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Abstract

Conformational studies of the salivary peptides histatin 3 (H3) and histatin 5 (H5) were performed by NMR and circular dichroism (CD) in aqueous and nonaqueous solutions. Histatin 5 has no defined structure in H2O but adopts a more helical conformation in dimethyl sulfoxide and aqueous trifluoroethanol. This is in agreement with the CD analysis, which shows no secondary structure in H2O but increasing helical content in the presence of trifluoroethanol. CD analysis shows that H3 has less propensity to form a helical structure than H5 in similar conditions. The NMR analysis of H3 in H2O at pH 7.4 reveals that its conformational mobility is less than that of H5 as indicated by the observation of backbone cross peaks alphaN (i, i + 1) and NN (i, i + 1) and the slow exchanging amide protons in the C-terminus. However, H3 remains essentially unordered as suggested by the lack of longer range nuclear Overhauser effects (NOEs) in the NOESY spectrum. H3 becomes much more ordered in a mixture of 50:50 H2O–dimethyl sulfoxide as indicated by the numerous NOEs, including several side chain to side chain and side chain to backbone conectivities. Our data suggest that in these conditions H3 contains a turn in the region of K13 to K17 and possibly a 310 helix at the C-terminus. This study demonstrates that H3 and H5 are both conformationally mobile and that each adopt different types of conformations in aqueous and nonaqueous solutions.

Des études conformationnelles par RMN et DC des peptides salivaires histatine 3 (H3) et histatine 5 (H5) ont été effectuées dans des solutions aqueuses et non aqueuses. L'histatine 5 n'a pas de structure définie en milieu aqueux, mais elle adopte une conformation hélicoïdale dans le DMSO et dans le TFE aqueux. Cela est en accord avec les résultats obtenus par DC qui montrent que H5 n'a pas de structure secondaire dans l'eau, mais contient des éléments de conformation hélicoïdale en présence de TFE. Par contre, les spectres DC montrent que H3 a beaucoup moins tendance à adopter une conformation hélicoïdale dans ces mêmes conditions. L'analyse de H3 par RMN à pH 7,4 révèle aussi que sa structure est beaucoup moins mobile comme l'indiquent les nombreux effets nucléaires Overhauser (NOE) alphaN (i, i + 1) et NN (i, i+ 1) et l'échange lent des protons des groupes NH de la portion C-terminale avec le solvant. Cependant dans l'eau, H3 ne semble pas adopter une conformation stable comme l'indique l'absence de NOE à plus longue distance dans le spectre NOESY. L'histatine 3 devient beaucoup plus structurée dans un mélange H2O:DMSO 50:50 comme le démontre la présence de nombreux NOE, dont ceux entre les chaînes latérales et d'autres chaînes latérales ou le NH des liens peptidiques. Ces données suggèrent que, dans ces conditions expérimentales, H3 contient une boucle dans la séquence K13 à K17 et peut-être une hélice 310 dans la portion C-terminale. Cette étude démontre que H5 et H3 ont des structures très mobiles et qu'elles adoptent chacune des conformations différentes en milieu aqueux et non aqueux.

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