Familias de genes que codifican proteínas de tipo mucina en Trypanosoma cruzi

• Autores: Di Noia, Javier Marcelo
• Año de publicación: 2000
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Frasch, Alberto Carlos C.
• Materia: TRYPANOSOMA CRUZI; FAMILIAS MULTIGENICAS; HIPERVARIABILIDAD; HIPERACTIVIDAD; MUCINAS; O-GLICOSILACION; TRYPANOSOMA CRUZI; MULTIGENIC FAMILIES; HYPERVARIABILITY; MUCINS; O-GLYCOSYLATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las mucinas son glicoproteínas cuyo esqueleto proteico está densamente cubiertopor oligosacáiidos unidos a Thr y Ser. Los azúcares representan hasta un 80% de lamolécula, confiriéndole una estructura extendida y un fuerte carácter hidrofílico. Participan en procesos de protección, lubricación y adhesión. Trypanosoma cruzi poseeproteínas de tipo mucina en la superficie en todos sus estadios. En por lo menos dos deellos las mucinas son las principales glicoproteínas de membrana y funcionan comoaceptores de ácido siálico, azúcar que el parásito obtiene de glicoconjugados del mediomediante la trans-sialidasa, una enzima solo presente en Tripanosomátidos. Dado queel ácido siálico es importante en diversos procesos relacionados con la infección delparásito a vertebrados, el objetivode esta tesis fue caracterizar los genes de las mucinasde T. cruzi. Se describieron dos familias de genes tipo mucina en el parásito. La primera,denominada TcMUC, es muy compleja y polimórfica con unos 500 genes por genomahaploide. Esta familia puede dividirse en tres grupos de genes que comparten las regionescorrespondientes al amino y carboxilo terminal del producto deducido, y que codificanpara un péptido señal y para una señal de anclaje por glicosilfosfatidil inositol (GPI),pero difieren en su región central. El grupo I posee un número variable de repeticionescon la secuencia T8KP2 como región central. El grupo II posee regiones centrales norepetitivas pero diferentes para cada miembro, seguidas por repeticiones degeneradasricas en Thr. El grupo III es homogéneo y no posee repeticiones de ningún tipo. Losproductos derivados de los genes del grupo I y II presentan una región hipervariable ensu amino terminal debida a la acumulación localizada de mutaciones. El análisis de laexpresión de los genes mostró que los ARNm del grupo I se expresan en mayor abundanciaen el estadío de tripomastigote mientras que los del grupo II pueden variar según cadamiembro. Los productos de los genes del grupo I se identificaron como mucinas ancladasen la membrana por GPI. Sueros de ratones infectados reconocieron proteínasrecombinantes del grupo I, indicando que las mucinas codificadas están efectivamentepresentes en los estadios relacionados con la infección. De la misma forma, sueros deinfección de ratones, humanos y conejos reconocieron algunas regiones hipervariablesde mucinas del grupo I indicando que están presentes en la proteína madura y que másde una puede expresarse durante el curso de la infección. Dado que las repeticionesestán muy O-glicosiladas deben adoptar una estructura extendida, con el N-terminalhipervariable como extremo externo y su C-terminal anclado a la membrana por GPI. La segunda familia, denominada TcSMUG, es mucho menos compleja, conalrededor de 70 genes por genoma haploide. Está compuesta por dos grupos de genes,denominados S y L, dispuestos en tándems independientes en el genoma. Los productos S y L están estructuralmente muy relacionados pero poseen una regulación diferencialespecífica de estadío de la abundancia del ARNm, ejercida al nivel de la estabilidad delmensajero. El ARNm del grupo S esta presente en los estadios relacionados con el insectovector. El ARNm del grupo L está presente en todos los estadios pero es mucho másabundante en los estadios capaces de replicarse. Las proteínas deducidas de esta familiaposeen regiones centrales compuestas por repeticiones (grupo L) o no repetidas (grupo S), pero ambas con un contenido alrededor del 50% en Thr y con una estructuramuy similar a una apomucina. Sus productos poseen un peso molecular alrededor de 7.000 descontando las señales de importación al reticulo endoplasmático y de anclajepor GPI. La secuencia deducida de las proteinas del grupo S coincide con secuencias depéptidos obtenidos en otro laboratorio a partir de mucinas purificadas del estadioepimastigote. Se identificaron entonces genes que codifican mucinas de los estadiostrlpomastigote sanguíneo (TcMUC grupo I) y epimastigote (TcSMUG grupo S). Si bienambos grupos están estructuralmente muy relacionados, el parásito regula la expresiónde ambos de acuerdo al hospedador y, mientras que las mucinas expresadas en elinsecto son homogéneas en secuencia aquellas expresadas en el vertebrado poseen enla región más expuesta epitopes que varían entre los diferentes miembros de la familia.
Mucins are glycoproteins whose protein core is densely O-glycosylated in Thr and Ser residues. Sugars account for up to the 80% of the molecular mass, conferring it anextended structure and a strong hydrophilic character. They can be a protective barrier.serve for lubrication and act as adhesion molecules. Trypanosoma cruzi has mucin-typemolecules on the surface of all its stages. In at least two of them, mucins are the mainsurface glycoproteins and sialic acid acceptors. This sugar is transferred to the parasitemucins from glycoconjugates at the medium by a unique Trypanosomatids-specific enzymecalled trans-sialidase. Given that sialic acid is important in infection related processesthe main objective of this Thesis was to characterize mucin genes in T. cruzi. Two mucin-type gene families were described. The first one, named TcMUC, isvery complex and polymorphic with about 500 genes per haploid genome. There arethree groups of genes within this family that share the regions corresponding to N and Ctermini of the deduced product, encoding a signal peptide and a GPI anchor signalrespectively, but that differ in their central region. Group I central region is composed ofa variable number of tandem repeats with the consensus sequence T8KP2. Each memberof Group II has unique non-repetitive central regions followed by degenerated Thr-richrepeats. Group III is homogeneous and has no Thr runs. The products derived from Groups I and II have a hypervariable mature N-terminus due to the localized accumulationof mutations. Gene expression analyses showed that Group I is highly expressed inthe cell-derived trypomastigote stage while Group II can vary in abundance among stagesdepending on the studied member. Group I gene products were identified as mucins GPIanchored to the parasite membrane. Infected mice sera recognized recombinant Group I proteins, indicating that mucins encoded by them are present in the stages of theparasite present during the infection. In the same way, mice, human and rabbit infectionsera recognized some hipervariable regions from Group I mucins suggesting thatthey are present in the mature protein and that more than one can be expressed duringthe infection. Given that the Thr-rich repeats are highly O-glycosylated they must adoptan extended structure. with the hypervariable N-terminus as external end and GPI anchoredto the membrane by its C-terminal end. The second family, named TcSMUG, is much less complex with about 70 genesper haploid genome. It is composed of two groups of genes, named S and L, arranged inindependent tandems in the genome. The S and L products are structurally related buthave differential stage-specific regulation of their mRNA abundance determined by mechanismsaffecting their mRNA stability. Group S mRNA is present in the insect relatedstages. Group L mRNA is present in all the stages but is much more abundant in thereplicative ones. Deduced proteins have central regions composed of tandem repeats (group L) or non-repeated sequences (group S) but both with about 50% Thr content.and with an apomucin-like structure. Their products have a molecular mass around 7kDa without the signal and GPI anchor peptides. The sequence deduced from proteinsof the group S matched peptide sequences obtained elsewhere from epimastigote purifiedmucins so having a positive identification. Then, genes encoding mucins from tripomastigote (TcMUC group I) andepimastigote (TcSMUG group S) stages were identified. Yet both groups are structurallyrelated, their expression is regulated in a stage-specific manner in the parasite, accordingto the host. While those expressed in the insect are homogeneous in sequence, thoseexpressed in the vertebrate that are targets of the immune response have variant epitopesin their exposed N-temini.
Fil: Di Noia, Javier Marcelo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.