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Título
Estudio de interacciones Hospedero-Patógeno y Proteína-Proteína en Plasmodium vivax: evaluación de las Proteínas del Cuello de Roptrias -2, -4 y -5 y del Antígeno Apical de Membrana-1
Autor(es)
Director(es)
Materia
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Parasitología molecular
Bioquímica
Clasificación UNESCO
3207.12-1 Parasitología Molecular
2302 Bioquímica
Fecha de publicación
2018
Resumen
[ES] La malaria es una de las enfermedades tropicales transmitidas por vectores más importantes a nivel
mundial, donde Plasmodium vivax representa una de las especies más ampliamente distribuidas,
afectando ~13.8 millones de personas por año. Pese a ello, el progreso aparentemente lento de la
infección y los niveles bajos de parasitemia en el humano, comparados a lo reportado en
Plasmodium falciparum, han llevado a clasificar a la infección por P. vivax erróneamente como
benigna. Esto, sumado a los retos experimentales que trae consigo el cultivo de este parásito,
obstaculizan en gran medida el conocimiento a nivel biológico, celular y molecular, necesario para
el desarrollo de métodos de control efectivos contra P. vivax.
Hoy en día, se conoce que un inadecuado diagnóstico, el mal manejo terapéutico y/o el retraso en
el tratamiento, pueden llevar a recaídas y estados de enfermedad grave, similares a los reportados
para la malaria producida por P. falciparum, lo que impone retos en la búsqueda de nuevas
alternativas específicas contra esta especie. Teniendo en cuenta la necesidad de identificar posibles
blancos terapéuticos contra P. vivax, este trabajo se enfocó en estudiar interacciones del tipo
receptor-ligando y proteína-proteína de moléculas de P. vivax localizadas en los organelos apicales
de esquizontes intraeritrocíticos.
Basados en estudios previos en P. falciparum y Toxoplasma gondii, donde se describe la
importancia funcional de las proteínas localizadas en el cuello de las roptrias (RONs) -2, -4 y 5 y
del antígeno apical de membrana 1 (AMA1), se caracterizó en P. vivax la unión de cada una de
estas proteínas con reticulocitos humanos y se evaluó la capacidad de PvRON2 para establecer
interacciones con las proteínas PvRON4, PvRON5 y PvAMA1. Para esto, inicialmente se
caracterizó mediante herramientas bioinformáticas y experimentales la presencia de los genes pvron4 y pvron5 en el genoma y transcriptoma de esquizontes de la cepa Vivax Colombia Guaviare
1 (VCG-1) de P. vivax. Estos dos genes codifican proteínas de alto peso molecular que se expresan
en el polo apical de esquizontes y co-localizan con proteínas presentes en las roptrias. Para evaluar
la capacidad de interacción de las proteínas PvRON2, PvRON4, PvRON5 y PvAMA1 con
receptores sobre la membrana de reticulocitos humanos, todas ellas fueron producidas de forma
recombinante y purificadas mediante cromatografía de afinidad.
Se encontró que la proteína recombinante PvRON5 se unió tanto a normocitos como a reticulocitos
CD71+, con una marcada preferencia por reticulocitos humanos. Por su parte, las proteínas
recombinantes que incluyen los dominios I y II de PvAMA-1 (PvAMA-DI-DII), la región central
de la proteína PvRON2 (PvRON2-RI) y la región carboxi-terminal de PvRON4, interactúan
específicamente con reticulocitos CD71+CD45-. Los estudios de competencia de unión con
péptidos sintéticos que cubren las secuencias de las proteínas recombinantes mostraron que los
péptidos 21270 (derivado del DI de PvAMA1), 40305 (de PvRON4) y 40595 (de PvRON2-RI)
fueron capaces de inhibir la unión de las proteínas recombinantes a reticulocitos CD71+CD45-, lo
que sugiere que estas secuencias peptídicas contienen parte de las propiedades de unión de cada
una de las proteínas de las que derivan. Los tres péptidos se unen específicamente y con alta
afinidad a eritrocitos con porcentajes de unión mayores al 2% (obtenidas de las curvas de unión
específica), permitiendo catalogarlos como péptidos con alta capacidad de unión a eritrocitos
(HABPs, del inglés High Activity Binding Peptides). La unión de las proteínas PvAMA1 y
PvRON4 a eritrocitos humanos fue sensible al tratamiento de los eritrocitos con diferentes enzimas
(tripsina, quimotripsina y/o neuraminidasa), sugiriendo que la naturaleza de los receptores para
estas proteínas es de tipo proteico. Estos resultados destacan la función de adhesina de las proteínas
evaluadas y revelan las regiones mínimas de interacción con la célula hospedera, que sumado a la expresión de estas proteínas en esquizontes intraeritrocíticos y su localización en organelos
apicales, sugieren una fuerte participación de estas moléculas durante el proceso de invasión de
los merozoitos de P. vivax a reticulocitos humanos.
Finalmente, mediante resonancia de plasmones de superficie, se caracterizaron las interacciones
entre la proteína PvRON2 con las proteínas PvRON4, PvRON5 y PvAMA1. Los análisis revelaron
que la región carboxi-terminal de la proteína PvRON2 (PvRON2-RII) y PvRON2-RI interactúan
específicamente y con alta afinidad con el dominio II y III de PvAMA1 (PvAMA-DII-DIII) y con
una menor afinidad con las proteínas PvAMA-DI-DII, PvRON4 y PvRON5. Al modificar algunos
residuos de la proteína PvAMA1, reportados en P. falciparum como críticos en la interacción
RON2-AMA1, no se encontraron diferencias importantes en los valores de las velocidades de
asociación (Kon), disociación (Koff) y en la constante de disociación de la interacción (kD). Esto
sugiere que, si bien existen interacciones proteína-proteína (IPP) conservadas entre estos parásitos
(Pv-Pf), cada parásito utiliza distintas regiones de las proteínas para interactuar, lo que resalta su
capacidad para especializarse o restringirse para invadir un tipo de célula específica y pone de
manifiesto aún más la necesidad de diseñar medidas de control específicas contra P. vivax.
URI
DOI
10.14201/gredos.151016
Colecciones