O papel da sumoilação de proteínas na biologia celular de giardia lamblia
Data
2016-05-07
Autores
Genova, Bruno Martorelli Di 
Orientadores
Tonelli, Renata Rosito
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Protein post-translational modification (PTM) increases the functional diversity of the proteome by the covalent addition of functional groups or proteins. PTMs include the bonding of a chemical group (acetyl, methyl), modifications of amino acids (deamination, elimination), addition of more complex molecules like sugars (glycosylation), lipids (isoprenylation) or another protein. In the latter case, ubiquitination (addition of an ubiquitin) and SUMOylation (addition of a SUMO) are well known PTMs occurring in eukaryotic cells. Modification of a protein by SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) is known to play a role in many cellular processes such as nuclear-cytoplasmic transport, transcriptional regulation, progression through cell cycle, protein stability and protein cellular localization. In this thesis the biological role of protein SUMOylation was investigated in Giardia lamblia and the data herein show that Giardia genome contains a single SUMO gene, codifying for a SUMO protein (GlSUMO) with 42,7 % identity with the human SUMO-1. In trophozoites GlSUMO is localized mainly at the cell cytoplasm, but also in the nuclei, the perinuclear region and at the cell periphery where it co- localizes with VSPs, suggesting a possible role for SUMOylation in antigenic variation. Silencing of of GlSUMO by RNA interference resulted in trophozoites with abnormal morphologies, adhesion-deficient and slower growth rates. Compared to wild type parasites Flow cytometry and EdU assays suggest that cells with silenced expression of GlSUMO arrest in the G1/S transition. Moreover, the levels of transcripts for cyclin B and ?-giardin are reduced in trophozoites GlSUMO depleted. Ablation of GlSUMO also interfered in encystment, RNAi GlSUMO trophozoites produces less cyst, also the cysts with silenced expression of GlSUMO present deformed cyst walls. CMGC kinase, malate dehydrogenase, glycil t-RNA synthetase, uridine kinase, actin, poly-A polymerase, Lek 1, dnaJ chaperone, elongation factor 2 and arginine deiminase were identified as possible GlSUMO susbtrates by immunoprecipitation with anti-GlSUMO antibody and mass spectrometry. The present study provides strong evidence for a role for SUMO in the regulation of genes involved in cell cycle and cell architecture in Giardia lamblia and has revealed a potential mechanism for SUMO-mediated growth arrest.
Modificações pós-traducionais de proteínas (PTMs) aumentam a diversidade funcional do proteoma pela ligação covalente de grupos funcionais ou proteínas. PTMs incluem a adição de grupos químicos (acetil, metil, nitrosil), modificações nos aminoácidos (deaminação, eliminação), a ligação de moléculas mais complexas como açúcares (glicosilação), lipídeos (isoprenilação) ou outras proteínas. No último caso, ubiquitinação (adição de ubiquitina) e SUMOilação (adição de SUMO) são PTMs que ocorrem exclusivamente em eucariotos e que desempenham um papel central em uma série de processos biológicos. Por exemplo, a modificação de proteínas por SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) está relacionada com o transporte núcleo- citoplasma, regulação de transcrição gênica, progressão no ciclo celular, estabilidade e localização celular de proteínas. Nesta tese, investigou-se o papel biológico da SUMOilação de proteínas em Giardia lamblia e os dados obtidos mostram que o genoma do parasito possui um único gene que codifica para uma proteína SUMO (GlSUMO) com 42,7 % de identidade em aminoácidos com a SUMO-1 humana. Nos trofozoítos GlSUMO pode ser encontrada majoritariamente no citoplasma, nos núcleos, na região perinuclear e na periferia das células onde co-localiza-se com as VSPs, sugerindo uma possível função da SUMO na variação antigênica de Giardia lamblia. Trofozoítos silenciados para a expressão de GlSUMO (pela técnica de RNA de interferência) apresentam-se como células morfologicamente aberrantes, com menor capacidade de adesão e crescimento lento quando comparados aos parasitos selvagens. Análise por citometria de fluxo e ensaios com análogo de timina (EdU) sugerem que as células com expressão de GlSUMO silenciada acumulam nas fases G1/S do ciclo celular. Além disso, os níveis de mRNA de ciclina B e de ?-giardina são diminuídos nos trofozoítos depletados de GlSUMO. O silenciamente de GlSUMO também interferiu no encistamento, de modo que os trofozoítos RNAi GlSUMO encistam menos; além disso os cistos produzidos apresentam a parede cística deformada em comparação com os cistos WT. CMGC quinase, malato desidrogenase, glicil t-RNA sintetase, quinase de uridina, actina, poli-A polimerase, Lek 1, chaperona dnaJ, fator de enlongação 2 e arginina deiminase foram identificados como possíveis substratos da GlSUMO após imunoprecipitação com um anticorpo anti-GlSUMO e por análise de espectrometria de massas. O conjunto de resultados sugerem que a SUMOilação está envolvida na regulação de genes do ciclo celular e da arquitetura celular em Giardia lamblia.
Modificações pós-traducionais de proteínas (PTMs) aumentam a diversidade funcional do proteoma pela ligação covalente de grupos funcionais ou proteínas. PTMs incluem a adição de grupos químicos (acetil, metil, nitrosil), modificações nos aminoácidos (deaminação, eliminação), a ligação de moléculas mais complexas como açúcares (glicosilação), lipídeos (isoprenilação) ou outras proteínas. No último caso, ubiquitinação (adição de ubiquitina) e SUMOilação (adição de SUMO) são PTMs que ocorrem exclusivamente em eucariotos e que desempenham um papel central em uma série de processos biológicos. Por exemplo, a modificação de proteínas por SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) está relacionada com o transporte núcleo- citoplasma, regulação de transcrição gênica, progressão no ciclo celular, estabilidade e localização celular de proteínas. Nesta tese, investigou-se o papel biológico da SUMOilação de proteínas em Giardia lamblia e os dados obtidos mostram que o genoma do parasito possui um único gene que codifica para uma proteína SUMO (GlSUMO) com 42,7 % de identidade em aminoácidos com a SUMO-1 humana. Nos trofozoítos GlSUMO pode ser encontrada majoritariamente no citoplasma, nos núcleos, na região perinuclear e na periferia das células onde co-localiza-se com as VSPs, sugerindo uma possível função da SUMO na variação antigênica de Giardia lamblia. Trofozoítos silenciados para a expressão de GlSUMO (pela técnica de RNA de interferência) apresentam-se como células morfologicamente aberrantes, com menor capacidade de adesão e crescimento lento quando comparados aos parasitos selvagens. Análise por citometria de fluxo e ensaios com análogo de timina (EdU) sugerem que as células com expressão de GlSUMO silenciada acumulam nas fases G1/S do ciclo celular. Além disso, os níveis de mRNA de ciclina B e de ?-giardina são diminuídos nos trofozoítos depletados de GlSUMO. O silenciamente de GlSUMO também interferiu no encistamento, de modo que os trofozoítos RNAi GlSUMO encistam menos; além disso os cistos produzidos apresentam a parede cística deformada em comparação com os cistos WT. CMGC quinase, malato desidrogenase, glicil t-RNA sintetase, quinase de uridina, actina, poli-A polimerase, Lek 1, chaperona dnaJ, fator de enlongação 2 e arginina deiminase foram identificados como possíveis substratos da GlSUMO após imunoprecipitação com um anticorpo anti-GlSUMO e por análise de espectrometria de massas. O conjunto de resultados sugerem que a SUMOilação está envolvida na regulação de genes do ciclo celular e da arquitetura celular em Giardia lamblia.
Descrição
Citação
GENOVA, Bruno Martorelli Di. O papel da sumoilação de proteínas na biologia celular de giardia lamblia. 2016. 130 f. Tese (Doutorado em Microbiologia e Imunologia) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2016.