In previous work, we identified the peptide comprising amino acids 32-51 on the antimicrobial protein limulus anti-LPS factor (LALF) from Limulus poliphemus, based on its capacity to bind to the bacterial lipopolysaccharide (LPS). In this study, we designed a chemical peptide library by alanine scanning from the sequence of the LALF32-51 peptide. Four new peptides, named L-2, L-8, L-12 and L-20 by the Ala residue substituted in the given position of the LALF32-51 peptide, were identified as retaining their penetrating activity but also showing antitumor effects when subcutaneously administered in female C57Bl/6 mice after the implantation of malignant TC-1 lung epithelial cells. They significantly increased animal survival (p < 0.05) as compared to LALF32-51. The substitution of Tyr residue to Ala at position 2 in the peptide sequence enhanced the cytotoxic effect, while residues Phe8, Lys12 and Trp20 were essential for the antitumor activity. Moreover, the administration of the L-2 peptide significantly reduced tumor growth in comparison to PBS- or L-20 peptide-treated lung TC-1 cells in C57Bl/6 mice. L-2 was found to deregulate the tumor cell cycle and induces apoptosis, through mechanisms affecting glycolytic and protein biosynthesis pathways. It also significantly increased survival in human colon cancer LS-174T xenotransplanted nude mice for up to 32 days, two of the animals being tumor free. The L-2 peptide could serve as peptide-based prototype drug with potential to reduce tumor load or could be coadministered with conventional chemotherapy. This research granted the 2013 Award of the Cuban National Academy of Sciences.
En este estudio se diseñó una biblioteca química de péptidos mediante el barrido de alanina del péptido LALF32-51, derivado de la proteína antimicrobiana factor anti-LPS de Limulus poliphemus (LALF) con capacidad de unión al lipopolisacárido bacteriano (LPS). Se identificaron cuatro nuevos péptidos, L-2, L-8, L-12 y L-20 con el residuo Ala en la posición indicada en cada caso, que retuvieron la penetrabilidad celular original y mostraron actividad antitumoral al ser administrados en ratones C57Bl/6 a los que previamente se implantó tumores malignos TC-1 de células epiteliales de pulmón. Los péptidos incrementaron significativamente la supervivencia de los animales en comparación con el LALF32-51 (p < 0.05). La sustitución por Ala en la posición 2 incrementó el efecto citotóxico, y en sustitución de los residuos Phe8, Lys12 y Trp20, evidenció la importancia de estos para la actividad antitumoral del péptido. La administración del L-2 redujo significativamente el crecimiento tumoral respecto al tratamiento con PBS o con L-20 en células TC-1 de ratones C57Bl/6. Este péptido desreguló el ciclo celular e indujo apoptosis en las células tumorales, mediante mecanismos que afectaron a las rutas de la glicólisis y la biosíntesis de proteínas, e incrementó significativamente a 32 días la supervivencia de ratones desnudos xenotrasplantados con células LS-174T de cáncer de colon humano. El péptido L-2 puede ser un prototipo de fármaco peptídico con potencial para reducir la carga tumoral o que se pueda coadministrar con la quimioterapia convencional. Este trabajo mereció el Premio Anual de la Academia de Ciencias de Cuba para el año 2013.