RESUMO
Esta tese faz uma abordagem in silico e experimental sobre as serina proteases de Leishmania spp. Na primeira etapa do estudo são descritas as serina proteases como parte do degradoma destes parasitos. Os genes de serina protease (n = 26 a 28) em Leishmania spp que codificam proteínas com uma ampla faixa de massa molecular, são descritos juntamente com seus graus de sintenia cromossômica e alélica. Em meio a 17 serina proteases putativas de Leishmania spp apenas 18 % possuem duas funções descritas experimentalmente como propriedades para remover o peptídeo sinal de pro-proteínas secretoras (clã SF), como maturases de outras proteínas (clã SB) e com atividades similares as metacaspase (clã SC). Análises in silico indicaram que o conjunto de serina proteases de Leishmania spp pode estabelecer interrelações funcionais com outras proteínas de Leishmania spp significando atuações essenciais na fisiologia do parasito. Padrões de redes distintos podem ocorrer e a complexidade destas redes difere entre as espécies relacionadas ao subgênero Viannia e Leishmania: Leishmania (V.) braziliensis (n = 215); Leishmania (L.) mexicana (n = 130); L. (L.) donovani (n=56) Leishmania (L.) major (n = 45); Leishmania (L.) infantum (n = 23). O fato das serina proteases de L. (V.) braziliensis indicarem mais possibilidades de interações com outras proteínas do parasito foi a motivação para segunda etapa deste estudo
Esta etapa consistiu em uma abordagem experimental e in silico investigando as serina proteases deste parasito, incluindo atividade enzimática de serina proteases de frações subcelulares obtidas por cromatografia de afinidade com benzamidina, reações em cadeia da polimerase com transcrição reversa e ensaios in silico de localização subcelular de subtilisinas. Promastigotas apresentaram serina proteases com atividade gelatinolítica na fração citosólica (43 kDa a 170 kDa) e na fração membrana (67 kDa a 170 kDa). Ambas as frações também demostraram propriedades de catálise sobre os substratos peptídicos N-benziloxicarbonil-L-fenilalanil-L-arginina 7-amino-4-metilcumarina (fração citosólica = 392 ± 30 mol.min-1 mg of protein-1; fração de membrana = 53 ± 5 mol.min-1 mg of protein-1) e N-succinil-L-alanina-L-fenilalanina-L-lisina 7-amino-4-metilcumarina (fração citosólica = 252 ± 20 mol.min-1 mg of protein-1; fração de membrana = 63.6 ± 6.5 mol.min-1 mg of protein-1) com diferentes perfis de especificidade demonstrada pela inibição com aprotinina (19 % a 80 %) e fluoreto de fenilmetilsulfonil (3 % a 69 %), dependendo da fração subcelular e do substrato. A expressão dos genes das subtilisinas (LbrM.13.0860 e LbrM28.270) e da triparedoxina peroxidase (LbrM.15.1080) também foram observadas, com a detecção dos transcritos de 200 pb, 162 pb e 166 pb, respectivamente. Ensaios subsequentes indicaram que a enzima codificada pelo gene LbrM.13.0860 tem localização no citosol e a codificada pelo gene LbrM.28.2570 na membrana do parasito. Coletivamente, os dados aqui obtidos indicam relevantes contribuições das serina proteases na fisiologia da Leishmania spp, incluindo as subtilisinas das promastigotas de L. (V.) braziliensis. (AU)
Assuntos
Subtilisina , Serina Proteases , LeishmaniaRESUMO
A Leishmania (Leishmania) amazonensis apresenta mecanismos de adaptação guiados porsuas proteinases. Neste contexto, destacam-se as cisteína proteinases (CPs) onde acisteína proteinase B (CPB) é a CP mais estudada dentre as CPs deste parasito. O focodeste trabalho é a região COOH-terminal da CPB (cyspep), gerada a partir doprocessamento final desta proteinase. O estudo foi conduzido em cinco fases: obtenção dacyspep recombinante (rcyspep); avaliação da antigenicidade da rcyspep em camundongosexperimentalmente infectados com L.(L.) amazonensis; diferenciação in vitro dospromastigotas em amastigotas; avaliação da expressão do gene cpb ao longo dadiferenciação do parasito; e detecção da cyspep nas formas promastigotas e amastigotas doparasito. O polipeptídeo rcyspep, de 14 kDa, foi obtida em sistema pET28-a e purificadopara posterior produção de anticorpos policlonais específicos em camundongos. Observouseque, durante a infecção em camundongos, há uma resposta imune humoral contra orcyspep, caracterizada por um aumento da detecção de anti-cyspep quando comparado comanimais de controle (p <0,05). Nos ensaios de diferenciação constatamos três padrõesmorfológicos ao logo de 96 horas de análise, em uma cinética temporal: formas alongadascom flagelo livre, arredondados com flagelo e arredondadas sem flagelo por microscopia.Adicionalmente a cultura foi analisada por citometria de fluxo demonstrando uma migraçãogradual da população da região R1 para região R2 do dotplot indicando uma diminuição notamanho e aumento da granulosidade celular. Observamos que ao longo destadiferenciação ocorre um aumento da quantidade de transcritos do gene cpb, nos tempos de48 horas (1,3 ×), 72 horas (3,2 ×) e 96 horas (3,4 ×) nas preparações de cDNA dosparasitos, quando comparada com os resultados de quantificação realizados compreparações de cDNA dos promastigotas...
Leishmania (Leishmania) amazonensis presents adaptive mechanisms guided by theirproteinases. In this context, we highlight the cysteine proteinases (CPs) where the cysteineproteinase B (CPB) is the most studied CP among these parasites. The focus of this work isthe COOH-terminal region of CPB (cyspep), generated during the final processing stage ofthis proteinase. Our study comprises five main phases: obtaining of a recombinant cyspeppolypeptide (rcyspep); evaluation of the antigenicity of rcyspep in mice experimentallyinfected with L. (L.) amazonensis; in vitro differentiation of promastigotes into amastigotes;evaluation of cpb gene expression throughout morphological differentiation of the parasite;and detection of cyspep in promastigotes and amastigotes of L. (L.) amazonensis. Thercyspep polypeptide, with 14 kDa, was obtained using a pET28-a system and, subsequently,specific polyclonal antibodies were produced by inoculation in mice. We observed that,during mice infection, there is a humoral immune response against rcyspep, characterized byan increase in detection of anti-cyspep when compared to control animals (p<0.05). Duringdifferentiation assays three morphological patterns could be observed over 96 hours ofobservation: elongated shapes with free flagellum, rounded shapes with free flagellum androunded shapes without visible flagellum. The data point to a gradual migration of thepopulation of parasites from region R1 to region R2 into the dotplot indicating a decrease insize and increase in cell granularity. We observed that alongside the morphologicaldifferentiation there is an increase in the amount of cpb gene transcripts, in time of 48 hours(1.3 ×), 72 hours (3.2 ×) and 96 hours (× 3.4), compared with quantitation results obtainedwith cDNA of promastigotes...
Assuntos
Humanos , Leishmania , Cisteína Proteases , Fracionamento Celular , Ressonância de Plasmônio de SuperfícieRESUMO
Beta-1,3-glucanases estão envolvidas na digestão de insetos que utilizam como fonte nutricional detritos ou plantas. Nesse trabalho, nós investigamos o papel dos genes da família 16 das glicosídeo hidrolases (GHF 16) em larvas de Ae. aegypti e sua possível participação na digestão de leveduras. O genoma de Ae. aegypti contém seis genes (Aae GH16.1 Aae GH16.6) que codificam para proteínas da família GH16, contendo de 2 a 6 éxons. Análises filogenéticas sugerem que em Nematoceros ocorreram duplicações em alguns genes que contêm a região catalítica conservada nessa família de proteínas (Aae GH16. 1, 2, 3, 5, 6)> Essas proteínas são similares a outras proteínas de insetos com atividades glucanásicas. A proteína Aae GH16. 4 parece estar relacionada a proteínas ligantes de beta-1,3-glucana, não possuindo os resíduos catalíticos conservados e peptídeo sinal. Beta-1,3-glucanases e proteínas ligantes de beta-glucana são proteínas homólogas e parecem ter sido originadas a partir do mesmo gene ancestral, antes da diversificação dos holometábolos. Larvas de Ae. aegypt possuem atividades de beta-1,3-glucanases na cabeça, tubo digestivo e resto do corpo. As atividades encontradas no tubo digestivo não foram atribuídas à dieta das larvas. Essas atividades possuem uma faixa de pH ótimo entre 5-9 e massas moleculares de 41 kDa a 150kDa. Larvas de Ae. aegypt se desenvolvem a partir da eclosão dos ovos até a fase adulta em uma dieta exclusiva contendo leveduras Ustilago sp (vivas ou autoclavadas), porém esta condição não provocou uma indução das atividades de beta-1,3-glucanasesO homogenato do tubo digestivo das larvas parece lisar a parede das leveduras após 4 h de incubação. Todos os genes da família GH16 foram expressos em todos os tecidos e apresentaram diferentes padrões de expressão. Larvas silenciadas para os genes AeGH 16.5 da GHF 16 apresentaram fenótipos de curvas de sobrevivência e taxas de pupação inferiores aos controles...
Sob condições de estresse, o fenótipo observado nas larvas se agrava consideravelmente, principalmente nos genes AeGH16.1 e AeGH16.6. Nos experimentos de ensaios enzimáticos de beta-1,3-glucanases, insetos silenciados para o gene AeGH16. 5 apresentaram uma atividade muito inferior comparados aos silenciados para AeGH16.6 ou aos grupos controles (GFP e água) em amostras de tubo digestivo. Ensaios nesses grupos utilizando o resto do corpo não sofreram alterações. O perfil cromatográfico do tubo digestivo também foi analisado, e novamente insetos silenciados para AeGH16.5 apresentaram um pico de atividade menor que os demais, sugerindo que esse gene codifica a beta-1,3-glucanase intestinal em larvas de Ae. aegypt...