Characterization of the cGMP-dependent protein kinase SmcGK1 of Schistosoma mansoni

ABSTRACT

Schistosomes are trematode parasites and of worldwide medical importance for humans and animals. Growth and development of these parasites require a specific host environment, but also permanent communication processes between the two genders. Accumulating molecular evidence indicates that the responsible interactions are mediated by signal transduction processes. Conserved signaling molecules were identified, and first approaches made for their characterization. However, no representative of the conserved family of cGMP-dependent protein kinases (cGKs) has been described in this parasite yet. Within the Schistosoma mansoni genome data-set we identified cGK homologs, of which one was investigated in more detail in this study. We present the cloning of SmcGK1, whose sequence shows homology to cGKs of higher eukaryotes. SmcGK1 was found to be gender-independently transcribed in adult schistosomes. The occurrence of SmcGK1 sense and antisense transcripts suggests that the expression of this gene is controlled at the post-transcriptional level. In situ hybridization experiments demonstrated a gonad-preferential expression profile in both genders indicating a role of SmcGK1, at least during sexual development of schistosomes. Using a cGK-specific inhibitor to treat adult schistosomes in vitro finally resulted in a multifaceted phenotype including slow motion, oocyte congestion, and reduced egg production.

RESUMO

Esquistossomos são parasitas trematodos de importância médica em todo o mundo para o homem e os animais. O crescimento e o desenvolvimento destes parasitas requerem um ambiente específico do hospedeiro, mas também um processo de comunicação permanente entre parasitas dos dois sexos. Evidência molecular tem se acumulado e indica que as interações são mediadas por processos de transdução de sinal. Moléculas sinalizadoras conservadas foram identificadas, e as primeiras abordagens têm sido feitas para sua caracterização. Contudo, não foi ainda descrito nenhum representante da família conservada das proteína-quinases dependentes de cGMP (cGKs) neste parasita. Analisando o genoma do Schistosoma mansoni nós identificamos homólogos de cGK, dos quais um foi investigado em mais detalhe no presente estudo. Aqui apresentamos a clonagem do gene SmcGK1, cuja sequência mostra homologia com cGKs de eucariotos superiores. Smc- GK1 foi detectada como sendo transcrita de forma gêneroindependente em esquistossomos adultos. A ocorrência de transcritos de SmcGK1 senso e antisenso sugere que a expressão deste gene é controlada em nível pos-transcricional. Experimentos de hibridização in situ demonstraram uma expressão preferencial nas gônadas em ambos os gêneros, indicando um papel para SmcGK1, pelo menos durante o desenvolvimento de esquistossomos. Usando um inibidor específico de cGK para tratamento de esquistossomos adultos in vitro finalmente resultou em um fenótipo multifacetado, incluindo movimentos lentos, congestão dos oócitos, e redução da produção de ovos.