Efeito da depleção de MAP-Quinases em Trypanosoma brucei

Abstract

Resumo: Os Tripanossomatídeos possuem um ciclo de vida complexo, alternando entre os ambientes distintos encontrados nos seus hospedeiros. Os mecanismos envolvidos na resposta do parasita às mudanças do ambiente ainda são pouco conhecidos, apesar de muito estudados. Dentre estes mecanismos, a fosforilação de proteínas possui um papel fundamental nas adaptações do parasita ao meio. Alguns dados, como a ausência de tirosino-quinases no genoma, a super representação de famílias de quinases, a existência de proteíno-quinases únicas, entre outros, evidenciam o processo de fosforilação como um tópico de grande interesse em Tripanossomatídeos. O protozoário Trypanosoma brucei possui 176 proteínoquinases, divididas em diversas famílias, sendo que uma das mais bem estudadas, devido à sua posição central em processos biológicos essenciais, é o das quinases ativadas por mitógeno (MAPK). Tem sido descrita a participação destas proteínas em processos como divisão e diferenciação celular, resposta ao estresse celular, entre outros. No entanto, pouco é conhecido sobre a influência destas quinases na sinalização celular dos Tripanossomatídeos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da depleção de MAPKs sobre T. brucei. Dentre os resultados obtidos está a realização de curvas de crescimento, onde se verificou diminuição na proliferação celular em quase metade dos knockdowns analisados. O proteoma, fosfoproteoma e transcriptoma de um dos knockdowns (Tb927.10.10870) foi avaliado quantitativamente por proteômica baseada em espectrometria de massas combinada com marcação metabólica por SILAC e por RNA-Seq. No total, 1.511 proteínas, 1.510 sítios de fosforilação e cerca de 12 milhões de reads foram obtidos. Apesar da forte diminuição na proliferação celular deste knockdown, foi evidenciada pouca modulação no proteoma, fosfoproteoma e transcriptoma, indicando uma robustez na via de sinalização em estudo, corroborando com estudos publicados. Dentre as proteínas que sofreram modulação, aproximadamente um terço está relacionado à funções mitocondriais. Os sítios de fosforilação modulados após depleção da MAPK em estudo pertencem a proteínas com diferentes funções, no entanto com uma predominância de proteínas associadas à estabilização / degradação de mRNAs. A fim de se avaliar a interação entre os membros da via das MAPKs de T. brucei, fez-se a análise das interações através de duplo híbrido. Das 1.024 interações testadas, 22 foram positivas. A comparação com as interações entre os ortólogos destas proteínas, descritas em organismos modelo, não demonstrou sobreposição de nenhuma das interações positivas. Os resultados deste trabalho podem conduzir novos experimentos a fim de melhor compreender a via de sinalização das MAPKs no Tripanossomatídeos.

Abstract: Trypanosomatids have a complex life cycle switching between different hosts. In this way, they find distinct environments where quick adaptation is needed. Among the cell signaling mechanisms, protein phosphorylation, driven by protein kinases and protein phosphatases, is an important process with potential to supply this necessity. Some finds on Trypanosomatids' genomes, such as, the absence of dedicated tyrosine or tyrosine kinase-like receptors, the over-representation of some kinase groups, the presence of unique kinases, and other, highlight the phosphorylation in Trypanosomatids as a hot spot topic. The flagellate parasite Trypanosoma brucei possesses 176 protein kinases classified in many families, among them, the mitogen activated protein kinase (MAPKs) family. Several publications have been documented the participation of this family in processes like cellular division and differentiation, in response to stress conditions, and other. Nevertheless little is known about its function in Trypanosomatids. In this sense, this work aimed to evaluate the effects of MAPK depletion on T. brucei. As a start point, the participation of MAPKs in the cellular proliferation was addressed. The results showed that almost a half of MAPK knockdowns had the cell proliferation rate affected. One of these knockdowns (Tb927.10.10870) was also quantitatively analyzed at the level of proteins, phosphoproteins, and mRNA transcripts by mass spectrometry based proteomics combined with metabolic labeling (SILAC) and by RNA-Seq. In total, 1,511 proteins, 1,510 phosphorylation sites, and nearly of 12 million of reads were identified. Despite the cell proliferation rate was strongly affected in this knockdown, few modulations in the proteome, phosphoproteome or transcriptome was observed. In consonance with other works, this could represent the robustness of MAPK signaling pathway in Trypanosomatids. Between the few modulations is worthy of note some mitochondrial proteins and phosphorylation sites on proteins related to mRNA stability control. As the MAPKs act in phosphorylation cascades, we also evaluate the interaction between the members of this signaling pathway by two hybrid assay. Among the 1,024 tested interactions, 22 were positive, showing no overlap with the interactions described for their ortologues in model organisms. Take together, the finds of this work have the potential to drive future projects in order to well understand the MAPK signaling pathway in Trypanosomatids.