Exportação de mRNAs do núcleo para o Citoplasma : análise do papel da proteína sub2 em Trypanosoma cruzi e Toxoplasma gondii

Abstract

Resumo: A doença de Chagas e toxoplasmose são problemas de saúde pública no Brasil e entender com detalhes a biologia dos agentes causais, T. cruzi e T. gondii respectivamente, pode ser um ponto crucial para gerar informações relevantes voltadas para o desenvolvimento de tratamento efetivo no combate a estas doenças. No entanto, a busca de novos alvos para quimioterapia de algumas doenças parasitárias esbarra, por exemplo, na ausência de ferramentas que possibilitem o estudo da função de genes essenciais para a sobrevivência do organismo. Dentro desta problemática, o objetivo central deste estudo é a identificação de proteínas envolvidas no transporte nucleocitoplasmático de RNAs, mais especificamente a exportação de mRNAs, com a utilização de ferramentas de genética reversa para análise de proteínas essenciais envolvidas nestas vias em T. cruzi e T. gondii. Além disso, T. gondii tem sido o modelo de estudo escolhido por diversos grupos, uma vez que dispõe de várias ferramentas de genética reversa consideradas inviáveis ou laboriosas em outros parasitas (como Plasmodium ou Trypanosoma). A escolha do tema foi baseada em dois fatos principais: a) dentro do contexto de eventos moleculares essenciais, o transporte de RNA mensageiro (mRNA) ao local de tradução é uma etapa essencial e crucial na seleção de genes a serem expressos em uma célula eucariótica; b) escassez de publicações envolvendo diversos grupos de parasitas, demonstrando ser um tema da pesquisa básica em parasitologia que necessita ser explorado. Os dados gerados neste estudo permitiram identificar que a maioria das proteínas relacionadas com a exportação de mRNAs não são tão conservadas ao longo da filogenia de eucariotos, principalmente em relação aos protozoários que divergiram na base da árvore filogenética. A exceção encontrada foi Sub2/UAP56, uma proteína relacionada com exportação de mRNAs em fungos e humanos, respectivamente, que se encontra altamente conservada ao longo da filogenia de eucariotos. Em T. cruzi foi observado que TcSub2 é uma proteína nuclear, relacionada com alguns sítios de transcrição por RNA Polimerase II e essencial, não sendo possível obter o nocaute duplo do respectivo gene. Em T. brucei e T. gondii foi observado que a diminuição gradual das proteínas em questão, TbSub2 e TgUAP56 respectivamente, resulta em acúmulo de mRNAs poliadenilados nos núcleos afetando a exportação dos mRNAs e resultando em morte celular. A partir da observação da participação de proteínas ortólogas de Sub2 na exportação de mRNAs em parasitas, a outra parte deste estudo foi identificar proteínas associadas a TcSub2 para iniciar o entendimento sobre esta via bem como verificar a presença de proteínas específicas e provavelmente essenciais de parasitas para futuros estudos funcionais.

Abstract: Chagas disease and toxoplasmosis are public health issues in Brazil and understanding in detail the biology of its causative agents, T. cruzi and T. gondii respectively, could generate relevant information to develop effective treatment(s) against these diseases. The search for new chemotherapy targets against parasitic disease faces a number of challenges as the lack of tools that enable the study of essential gene function in parasites. Taking this into consideration, the aim of this study was to develop reverse genetic tools to identify and analyse essential proteins in T. cruzi and T. gondii, in particular those involved in nucleocytoplasmic transport of RNAs, specifically in mRNA export. T. gondii has served as model organism because it has an ample wide repertoire of reverse genetic tools. However, transferring these tools to other parasites, i.e. Plasmodium or Trypanosoma, has not been a straightforward task. The hypothesis of this study was based on two main facts: a) the transport of mRNA to the site of translation, within the context of key molecular events, is an essential step in the selection of genes to be expressed in an eukaryotic cell and b) the lack of publications in this topic in parasites proving to be a subject of basic research in parasitology that needs to be explored. The data obtained in this study showed that most proteins related to the export of mRNAs are not well conserved throughout eukaryotic phylogeny, especially eukaryotes that diverged at the base of the phylogenetic tree, the parasites. An exception to this observation was Sub2/UAP56, a protein directly related to export of mRNAs in yeast and human respectively, which is highly conserved throughout eukaryotic phylogeny. In T. cruzi, TcSub2 is an essential nuclear protein, associated with a number of sites of RNA polymerase II transcription and, a double knockout of the gene is lethal. It has been observed in T. brucei and T. gondii that the knockdown of TbSub2 and TgUAP56 respectively, results in nuclear accumulation of polyadenylated mRNAs, effectively reducing mRNA export and leading to cell death. Extending these observations that highlight the important role of Sub2 orthologues in mRNA export, we aim to identify proteins partners of TcSub2 to better understand this pathway in T. cruzi and verify the presence of specific and likely essential proteins for future studies in this parasite.