Localização genômica e subcelular dos membros da família de fosfatidilinositol quinases em Trypanosoma cruzi
Data
2011-07-27
Autores
Oliveira, Priscila de 
Orientadores
Bahia, Diana
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
The identification of signaling molecules and the elucidation of signal transduction processes of Trypanosoma cruzi are required for understanding the host-parasite interaction and physiological processes of the parasite. However, little is yet known about signal transduction and signaling pathways that occur in the parasite, since most efforts focused on signaling pathways that occur in the host cell. Our group recently identified a protein family of lipid kinases - the phosphatidylinositol kinases (PIKS) in the genome of the parasite. The PIKS molecules are evolutionarily conserved, they occur in all eukaryotic cells and are related to biological mechanisms essential for the cell, such as the organization of the cytoskeleton, cytokinesis, cell migration, signal transduction and cell survival. By using bioinformatics tools, the PIKS were classified into five different models (1-5) based on the presence of conserved domains. These genes were mapped on the chromosomes of two different isolates of T. cruzi (G and CL Brener). Surprisingly, the pattern of localization of all PIK genes chromosomal showed a significant polymorphism between the two isolates. By using fluorescence microscopy, six PIK proteins were located at the subcellular level. The subcellular localization of TcTOR1 and 2 (both Model 5) is completely different from that previously observed in Trypanosoma brucei. Unlike TbTOR1, TcTOR1 is excluded from the nucleus and is concentrated in the posterior punctated compartments that coincide with reservosomes, which was confirmed using anti-cruzipain. Reservosomes are endocytic organelles of epimastigotes of Trypanosoma cruzi that store proteins and lipids for future use. TcTOR2, unlike TbTOR2, is dispersed in the cytoplasm, concentrating around the location of TcTOR1. TOR1 and TOR2 have distinct patterns of localization, which is consistent with the regulation of cellular processes as part of two different complexes. Treatment with rapamycin inhibited the growth of epimastigotes, as well as promoted important morphological changes in the parasite. This result coincides with the fact that TOR2 –and not TOR1 - is sensitive to rapamycin, which was previously demonstrated in T. brucei, and it may be a unique feature among trypanosomatids. Furthermore, overexpression of Model 1 (Class III PIK) in T. cruzi led to a reduction in the growth of the parasite when compared to control. The different infective forms of T. cruzi overexpressing the Model 1 showed a considerable variation in their rate of invasion into HeLa cells. These results indicate that Model 1 may play different roles in different infective forms of T. cruzi. The knowledge of these biomolecules at a molecular and cellular levels is a need for deeper understanding of the biology of the parasite and how to intervene in the progression of their life cycle and its relationship with the host cell. Notably, the PIK pathway has been widely acknowledged as an excellent target for drug discovery to combat this pathogen.
A identificação de moléculas sinalizadoras e a elucidação de processos de transdução de sinal de Trypanosoma cruzi são necessárias para o entendimento da interação hospedeiro-parasito e de processos fisiológicos do parasita. No entanto, pouco se sabe ainda sobre as vias de transdução de sinais e vias de sinalização que ocorrem no parasita, já que a maior parte dos esforços voltados para vias de sinalização são focadas às que ocorrem na célula hospedeira. Nosso grupo, recentemente, identificou no genoma do parasita uma família de proteínas quinases lipídicas – as fosfatidilinositol quinases (PIKs). As PIKs são moléculas evolutivamente conservadas e estão presentes em todas as células eucariotas e estão relacionadas a mecanismos biológicos essenciais para a célula, tais como a organização do citoesqueleto, a citocinese, migração celular, transdução de sinais e sobrevivência celular. Com ferramentas de bioinformática, as PIKs foram classificadas em cinco modelos diferentes (1-5) com base na presença de dominios conservados. Estes genes foram mapeados em cromossomos dos dois diferentes isolados de T. cruzi (G e CL Brener). Surpreendentemente, o padrão de localização de todos os genes PIK mostrou um polimorfismo cromossômico significativo entre os dois isolados. Através de microscopia de fluorescência, seis proteínas PIK foram localizados em nível subcelular. A localização subcelular de TcTOR1 e 2 (ambas do Modelo 5) é completamente distinto do que anteriormente observado em Trypanosoma brucei. Ao contrário de TbTOR1, TcTOR1 é excluído do núcleo e se concentra na porção posterior em compartimentos pontuados que coincidem com reservosomos, o que foi confirmado usando anticorpos anti-cruzipaína. Reservosomos são organelas endocíticas de formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi que armazenam proteínas e lipídios para uso futuro. TcTOR2, ao contrário de TbTOR2, está disperso no citoplasma, concentrando-se em torno da localização de TcTOR1. TOR1 e TOR2 têm padrões distintos de localização, o que é consistente com a regulação de processos celulares como parte de dois complexos diferentes. Tratamento com rapamicina inibiu o crescimento de epimastigotas, além de promover importantes alterações morfológicas no parasita. Este resultado coincide com o fato de TOR2 - e não TOR1 - ser sensível à rapamicina, fato anteriormente demonstrado em T. brucei, o que indica ser uma característica peculiar entre os tripanossomatideos. Além disso, a superexpressão do Modelo 1 (classe III PIK) em T. cruzi levou a uma redução do crescimento do parasita quando comparado ao controle. As diferentes formas infectantes de T. cruzi superexpressando o modelo 1 mostraram variação considerável em sua taxa de invasão em células HeLa. Estes resultados indicam que Modelo 1 pode desempenhar papéis distintos em diferentes formas infectantes de T. cruzi. O conhecimento em nível molecular e celular destas biomoléculas faz-se necessário para a maior compreensão da biologia do parasita bem como intervir na progressão do seu ciclo de vida e no seu relacionamento com a célula do hospedeiro. A via de PIK é, portanto, um excelente alvo para a descoberta de drogas para combater este patógeno.
A identificação de moléculas sinalizadoras e a elucidação de processos de transdução de sinal de Trypanosoma cruzi são necessárias para o entendimento da interação hospedeiro-parasito e de processos fisiológicos do parasita. No entanto, pouco se sabe ainda sobre as vias de transdução de sinais e vias de sinalização que ocorrem no parasita, já que a maior parte dos esforços voltados para vias de sinalização são focadas às que ocorrem na célula hospedeira. Nosso grupo, recentemente, identificou no genoma do parasita uma família de proteínas quinases lipídicas – as fosfatidilinositol quinases (PIKs). As PIKs são moléculas evolutivamente conservadas e estão presentes em todas as células eucariotas e estão relacionadas a mecanismos biológicos essenciais para a célula, tais como a organização do citoesqueleto, a citocinese, migração celular, transdução de sinais e sobrevivência celular. Com ferramentas de bioinformática, as PIKs foram classificadas em cinco modelos diferentes (1-5) com base na presença de dominios conservados. Estes genes foram mapeados em cromossomos dos dois diferentes isolados de T. cruzi (G e CL Brener). Surpreendentemente, o padrão de localização de todos os genes PIK mostrou um polimorfismo cromossômico significativo entre os dois isolados. Através de microscopia de fluorescência, seis proteínas PIK foram localizados em nível subcelular. A localização subcelular de TcTOR1 e 2 (ambas do Modelo 5) é completamente distinto do que anteriormente observado em Trypanosoma brucei. Ao contrário de TbTOR1, TcTOR1 é excluído do núcleo e se concentra na porção posterior em compartimentos pontuados que coincidem com reservosomos, o que foi confirmado usando anticorpos anti-cruzipaína. Reservosomos são organelas endocíticas de formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi que armazenam proteínas e lipídios para uso futuro. TcTOR2, ao contrário de TbTOR2, está disperso no citoplasma, concentrando-se em torno da localização de TcTOR1. TOR1 e TOR2 têm padrões distintos de localização, o que é consistente com a regulação de processos celulares como parte de dois complexos diferentes. Tratamento com rapamicina inibiu o crescimento de epimastigotas, além de promover importantes alterações morfológicas no parasita. Este resultado coincide com o fato de TOR2 - e não TOR1 - ser sensível à rapamicina, fato anteriormente demonstrado em T. brucei, o que indica ser uma característica peculiar entre os tripanossomatideos. Além disso, a superexpressão do Modelo 1 (classe III PIK) em T. cruzi levou a uma redução do crescimento do parasita quando comparado ao controle. As diferentes formas infectantes de T. cruzi superexpressando o modelo 1 mostraram variação considerável em sua taxa de invasão em células HeLa. Estes resultados indicam que Modelo 1 pode desempenhar papéis distintos em diferentes formas infectantes de T. cruzi. O conhecimento em nível molecular e celular destas biomoléculas faz-se necessário para a maior compreensão da biologia do parasita bem como intervir na progressão do seu ciclo de vida e no seu relacionamento com a célula do hospedeiro. A via de PIK é, portanto, um excelente alvo para a descoberta de drogas para combater este patógeno.
Descrição
Citação
OLIVEIRA, Priscila de. Localização genômica e subcelular dos membros da família de fosfatidilinositol quinases em Trypanosoma cruzi. 2011. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2011.