Proteínas quinases envolvidas na regulação do estresse em Trypanosoma
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Data
2010-03-31
Autores
Jesus, Teresa Cristina Leandro de 
Orientadores
Schenkman, Sergio
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
Protozoa of the genus Trypanosoma have a complex life cycle alternating between vertebrate and invertebrate hosts. The adaptation to different environmental conditions requires rapid changes in gene expression to fill up the morphological and metabolic requirements for survival. Very little is known about the mechanisms that control these changes and the signaling pathways involved. As in these organisms the control of gene expression occurs at post-transcriptional level, in this work we decided to investigate the function of protein kinases involved in the control of protein synthesis and growth of these parasites. In several eukaryotes TOR (target of rapamycin) protein kinases are involved in protein synthesis control and cell growth in response of the availability of nutrients or growth factors. By searching T. brucei genomic database we found four candidates for TOR (TbTOR1, TbTOR2, TbTOR-like1 and TbTOR-like 2). Two TOR complexes were previously described in T. brucei (TbTORC1 and TbTORC2). In the first chapter of this thesis we study: TbTOR-like 1 and compared it with TbTOR2. TbTOR-like 1 is not present in any of the TORC complexes and has a PDZ domain not found in any of other TORs of T brucei, or other eukaryotes. It is located cytosolic granules that migrate to the cell periphery after hyperosmotic stress. Depletion TbTOR-like 1 causes a progressive inhibition of cell growth, generating enlarged cells that accumulate in S/G2 phase of the cell cycle. These cells also show increased number of acidocalcisomes and augmented levels of polyphosphate and pyrophosphate. These data indicate that TbTOR-like seems to be involved in controlling cell growth and biogenesis of acidocalcisomes responding to osmotic changes in the medium. In the second chapter of the thesis we studied protein kinases involved in protein synthesis control through the phosphorylation of the  subunit of the eukaryotic translation initiation factor 2 (eIF2α).These kinases are activated by different types of stress. T. brucei encodes three potential eIF2α protein kinases (TbeIF2K1, K2 and K3). We studied more specifically the K2. We showed that it is a transmembrane glycoprotein located in the region of the flagellar pocket in both forms of T. brucei, and in the endosomal compartments of Trypanosoma cruzi. These endosomal compartments are known as reservosomes and they are formed only in the parasite’s stage that li ves in the digestive tract lumen of the insect vector. This fact suggests that in both parasites this protein kinase may be acting as a sensor in the transport of nutrients and proteins. In conclusion we revealed the existence of at least two mechanisms by which trypanosomes perceive and resist to environmental changes during their life cycle.
Protozoários do gênero Trypanosoma possuem um complexo ciclo de vida, alternando entre hospedeiros vertebrados e invertebrados. A adaptação a essas diversas condições ambientais necessita de rápidas mudanças na expressão gênica para preencher os requerimentos metabólicos ou morfológicos para sobrevivência. Muito pouco se sabe sobre os mecanismos que controlam estas transformações e sobre as vias de sinalização celular implicadas. Como nestes organismos o controle da expressão gênica ocorre ao nível pós transcricional, decidimos neste trabalho estudar a função de proteínas quinases envolvidas no controle da síntese protéica e no crescimento destes parasitas. Em diversos eucariotos a proteína quinase TOR (Target Of Rapamycin) está envolvida no controle da síntese protéica e crescimento celular frente à disponibilidade de nutrientes ou fatores de crescimento. Por análise de seqüências de T. brucei disponíveis nos bancos de dados do genoma desses parasitas encontramos quatro candidatos para TOR (TbTOR1, TbTOR2, TbTOR-like1 and TbTOR-like 2). Dois complexos TOR em T. brucei (TbTORC1 e TbTORC2) foram descritos previamente. No primeiro capítulo desta tese estudamos: TbTOR-like 1 e a comparamos com TbTOR2. TbTOR-like 1 não se encontra em nenhum dos complexos TORC e possui um domínio PDZ não encontrado nas outras TORs de T. brucei ou de outros eucariotos. Ela se localiza em grânulos no citosol que após estresse hiperosmótico migram para a periferia celular. Depleção de TbTOR-like 1 causa uma inibição progressiva do crescimento celular, gerando células de tamanho maior que se acumulam na fase S/G2 do ciclo celular. Estas células também apresentam um aumento no número de acidocalcissomos assim como aumentos nos níveis de polifosfato e pirofosfato. Estes dados indicam que TbTOR-like1 parece estar envolvida no controle do crescimento celular e na biogênese de acidocalcissomos respondendo a variações osmóticas do meio. No segundo capítulo da tese estudamos proteínas quinases envolvidas no controle da síntese protéica através da fosforilação da subunidade  do fator de iniciação eucariótico 2 da tradução (eIF2α. Estas quinases são ativadas por distintos tipos de estresse. T. brucei codifica para três potenciais proteínas quinases de eIF2α (TbeIF2K1, K2 e K3). Estudamos mais especificamente a K2. Mostramos que ela é uma glicoproteína transmembrânica localizada na região da bolsa flagelar em ambas as formas de T. brucei e nos compartimentos endossomais de Trypanosoma cruzi. Estes compartimentos endossomais são denominados de reservossomos e se formam apenas no estágio do parasita que vive no lúmen do tubo digestivo do inseto vetor. Este fato sugere que em ambos os parasitas esta proteína quinase possa estar funcionando como um sensor no transporte de nutrientes e proteínas. De maneira geral revelamos a existência de pelo menos dois mecanismos pelos quais os tripanossomas percebem e resistem às modificações ambientais durante seu ciclo de vida.
Protozoários do gênero Trypanosoma possuem um complexo ciclo de vida, alternando entre hospedeiros vertebrados e invertebrados. A adaptação a essas diversas condições ambientais necessita de rápidas mudanças na expressão gênica para preencher os requerimentos metabólicos ou morfológicos para sobrevivência. Muito pouco se sabe sobre os mecanismos que controlam estas transformações e sobre as vias de sinalização celular implicadas. Como nestes organismos o controle da expressão gênica ocorre ao nível pós transcricional, decidimos neste trabalho estudar a função de proteínas quinases envolvidas no controle da síntese protéica e no crescimento destes parasitas. Em diversos eucariotos a proteína quinase TOR (Target Of Rapamycin) está envolvida no controle da síntese protéica e crescimento celular frente à disponibilidade de nutrientes ou fatores de crescimento. Por análise de seqüências de T. brucei disponíveis nos bancos de dados do genoma desses parasitas encontramos quatro candidatos para TOR (TbTOR1, TbTOR2, TbTOR-like1 and TbTOR-like 2). Dois complexos TOR em T. brucei (TbTORC1 e TbTORC2) foram descritos previamente. No primeiro capítulo desta tese estudamos: TbTOR-like 1 e a comparamos com TbTOR2. TbTOR-like 1 não se encontra em nenhum dos complexos TORC e possui um domínio PDZ não encontrado nas outras TORs de T. brucei ou de outros eucariotos. Ela se localiza em grânulos no citosol que após estresse hiperosmótico migram para a periferia celular. Depleção de TbTOR-like 1 causa uma inibição progressiva do crescimento celular, gerando células de tamanho maior que se acumulam na fase S/G2 do ciclo celular. Estas células também apresentam um aumento no número de acidocalcissomos assim como aumentos nos níveis de polifosfato e pirofosfato. Estes dados indicam que TbTOR-like1 parece estar envolvida no controle do crescimento celular e na biogênese de acidocalcissomos respondendo a variações osmóticas do meio. No segundo capítulo da tese estudamos proteínas quinases envolvidas no controle da síntese protéica através da fosforilação da subunidade  do fator de iniciação eucariótico 2 da tradução (eIF2α. Estas quinases são ativadas por distintos tipos de estresse. T. brucei codifica para três potenciais proteínas quinases de eIF2α (TbeIF2K1, K2 e K3). Estudamos mais especificamente a K2. Mostramos que ela é uma glicoproteína transmembrânica localizada na região da bolsa flagelar em ambas as formas de T. brucei e nos compartimentos endossomais de Trypanosoma cruzi. Estes compartimentos endossomais são denominados de reservossomos e se formam apenas no estágio do parasita que vive no lúmen do tubo digestivo do inseto vetor. Este fato sugere que em ambos os parasitas esta proteína quinase possa estar funcionando como um sensor no transporte de nutrientes e proteínas. De maneira geral revelamos a existência de pelo menos dois mecanismos pelos quais os tripanossomas percebem e resistem às modificações ambientais durante seu ciclo de vida.
Descrição
Citação
JESUS, Teresa Cristina Leandro de. Proteínas quinases envolvidas na regulação do estresse em Trypanosoma. 2010. 160 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2010.