Caracterização funcional da proteína induzida por estresse-1 (STI-1) de Trypanosoma cruzi

Abstract

Resumo: O protozoário Trypanosoma cruzi é um parasita que durante seu ciclo de vida está exposto a diversos estresses ambientais nos hospedeiros invertebrado e vertebrado. Apesar das condições de estresse estarem envolvidas em seus processos de diferenciação, existe pouca informação disponível sobre as proteínas envolvidas na resposta ao estresse. Este trabalho relata a primeira caracterização da proteína induzida pelo estresse de T. cruzi (TcSTI-1), uma co-chaperone cuja expressão é induzida or choque térmico e outras condições de estresse e que medeia a formação de um complexo entre Hsp70 e Hsp90 em diversos organismos. A análise da sequência da TcSTI-1 mostrou que a proteína apresenta similaridade significativa com a sequência de aminoácidos de proteínas STI-1 de outros organismos, no entanto, seu perfil de expressão em resposta a várias condições de estresse (choque térmico, o pH ácido ou escassez de nutrientes) é diferente. Não houve alteração significativa nos níveis de RNAm polissomal, nem nos íveis protéicos de epimastigotas em crescimento exponencial cultivados em quaisquer condições de estresse estudadas. Embora em epimastigotas e tripomastigotas metacíclicos sua expressão seja constitutiva, um aumento significativo nos níveis da proteína foi observado em epimastigotas em fase tardia de crescimento submetidas ao estresse nutricional. Ensaios de co-imunoprecipitação mostraram associação entre cSTI-1 e TcHSP70 em epimastigotas de T. cruzi. Análises por imunofluorescência indireta mostraram que TcSTI-1 está localizada de modo difuso e constituindo alguns grânulos no citoplasma, que aparecem em maior número em epimastigotas em fase tardia de crescimento e em epimastigotas em fase tardia de crescimento submetidos ao estresse nutricional. Foi observado que parte do sinal de ambas as proteínas TcSTI e TcHSP70-1 colocaliza ao redor do núcleo. O silenciamento do gene sti-1 de T. brucei não afetou o crescimento celular.. Da mesma forma, o crescimento de parasitas mutantes de T. cruzi com o gene sti-1 parcialmente inativado não foi afetado, porém a diferenciação de epimastigotas em tripomastigotas metacíclicos (metaciclogênese) foi comprometida. Uma taxa e número mais baixo de tripomastigotas metacíclicos foi obtido a partir de parasitas mutantes em relação ao tipo selvagem. Estes dados indicam que TcSTI-1 se associa com HSP70, mas, diferente de outros organismos, TcSTI-1 nas células em crescimento xponencial não foi induzida pelas condições de estresse deste estudo. Além disso, níveis reduzidos de TcSTI-1 diminuem a taxa de metaciclogênese in vitro, indicando que esta proteína pode participar no esencadeamento do processo de diferenciação de T. cruzi.

Abstract: The protozoan Trypanosoma cruzi is a parasite that during its life cycle is exposed to several environmental stresses in the invertebrate and vertebrate hosts. Although stress conditions are involved in its differentiation processes, little information is available about stress response proteins involved in these responses. This work reports the first characterization of the stress induced protein-1 from T.cruzi (TcSTI- 1), a co-chaperone whose expression is induced by heat shock and other stress conditions and that mediates the formation of a complex between Hsp70 and Hsp90 in several organisms. Analysis of protein sequence showed that TcSTI-1 exhibits significant amino acid similarity to STI-1 proteins of other organisms, however, its expression profile in response to various stress conditions (heat shock, acid pH or nutrient starvation) is quite different. Neither polysomal mRNA nor protein levels changed significantly in exponentially growing epimastigotes cultured in any stress conditions studied. Albeit in epimastigotes and metacyclic tripomastigotes its expression be constitutive, high protein levels were observed in late grow phase epimastigotes subjected to nutricional stress. Co-immunoprecipitation assays showed association of TcSTI-1 and TcHSP70 in T. cruzi epimastigotes. Analysis by indirect immunofluorescence demonstrated that TcSTI-1 is located throughout the cell cytoplasm with some cytoplasm granules, that appear in greater numbers in late growing epimastigotes and late growing epimastigotes subject to nutricional stress. It was observed that part of signal from both TcSTI-1 and TcHSP70 co-localizes around the nucleus. Gene silencing of sti-1 from T. brucei not affected cell growing. Similarly, the growth of T. cruzi mutant parasites with the gene sti-1 partly inactivated was not affected, however the differentiation of epimastigotes into metacyclic trypomastigotes (metacyclogenesis) was compromised. A lower rate and number of metacyclic trypomastigotes was obtained from mutant parasites when compared to wild type. These data indicate that TcSTI-1 associates with HSP70 but, differently from other organisms, TcSTI-1 expression in exponentially growing cells was not stress-induced at this study conditions. Futhermore, reduced levels of TcSTI-1 decrease the rate of in vitro metacyclogenesis, indicating that this protein may participate in triggering the differentiation process in T. cruzi.