Os membros da sub-família Toxoplasmatinae conhecidos são Hammondia hammondi, Toxoplasma gondii, Neospora hughesi, Neospora caninum, Hammondia heydorni e Besnoitia spp. Os cães (e provavelmente outras espécies de canídeos) são hospedeiros definitivos de N. caninum e H. heydorni. Os oocistos destas espécies de coccídios são morfologicamente indistinguíveis de forma que o diagnóstico coprológico diferencial entre os dois agentes é virtualmente impossível, se utilizadas metodologias convencionais de diagnóstico. Situação análoga é verificada com os gatos (e outras espécies de felídeos) com relação à infecção por T. gondii e H. hammondi. O objetivo deste trabalho foi propor a reconstrução filogenética de protozoários pertencentes à sub-família Toxoplasmatinae pela análise de seqüências de nucleotídeos de genes mitocondriais e de apicoplasto. Foram empregadas seqüências gênicas de CytB mitocondrial e de dois genes de apicoplasto, o gene codificador da subunidade beta de RNA polimerase DNA dependente (RpoB) e o gene codificador de proteína caseinolitica (ClpC). Pelas análises filogenéticas e de variabilidade nucleotídica e de aminoácidos, verifica-se que a espécie H. heydorni é eqüidistante de todas as outras espécies de toxoplasmatineos. Os posicionamentos relativos dos gêneros Toxoplasma, Neospora e Hammondia nas árvores filogenéticas não foram congruentes em todas as reconstruções, pois dependendo dos táxons que são empregados como grupos externos, as topologias das reconstruções variam e os clados formados são estatisticamente pouco suportados. Assim, a reconstrução de topologias produzindo com ramos curtos que derivam nós de baixo suporte estatístico, somado à eqüidistância evolutiva entre os táxons avaliados (Neospora spp., H. heydorny e T. gondii) permite supor que uma politomia consistente explicaria a evolução para estes organismos, ou seja, a resolução para o posicionamento relativo entre estes táxons poderia ser resultado de evolução radiada. Os genes de organelas mostraram-se mais conservados em relação aos genes nucleares. Embora os genes de apicoplasto possam ser mais conservados que genes nucleares, eles parecem ter relações entre substituições não sinônimas e substituições sinônimas consideravelmente superiores àquelas de genes nucleares e mitocondriais, o que pode indicar que os produtos gênicos estejam sendo submetidos a pressão seletiva positiva. No caso dos genes mitocondriais e nucleares, é possível supor que os mesmos estejam submetidos à pressão seletiva negativa, indicando que as substituições tendem a ser deletérias aos organismos e por isso as mudanças nos produtos gênicos devam ser menos freqüentemente registradas. Ainda, a variabilidade em sítios não sinônimos é consideravelmente superior para seqüências de apicoplasto em relação às demais, particularmente no caso das seqüências RpoB. Também em termos de variabilidade em sítios não sinônimos, percebe-se que as seqüências de genes de apicoplasto de H. heydorni são tão distintas das de T. gondii quanto de N. caninum. Nas análises realizadas com genes de apicoplasto, é marcante a divergência entre as duas linhagens de H. heydorni. Vale ressaltar que as diferenças genotípicas entre as duas linhagens de H. heydorni são maiores que as diferenças entre as duas espécies reconhecidas de Neospora, indicando que as duas linhagens de H. heydorni poderiam ser classificadas como duas espécies distintas, se apenas critérios de evolução molecular fossem considerados. / The known members of the sub-family Toxoplasmatinae are Hammondia hammondi, Toxoplasma gondii, Neospora hughesi, Neospora caninum, Hammondia heydorni and Besnoitia spp. Dogs (and probably other species of dogs) are definitive hosts of N. caninum and H. heydorni. The oocysts of coccidia of these species are morphologically indistinguishable and the coprological differential diagnosis between the two agents is virtually impossible if used conventional methods of diagnosis. Similar situation is observed with the cats (and other species of felids) with respect to T. gondii and H. hammondi. The objective of this study was to propose a phylogenetic reconstruction of protozoa belonging to the subfamily Toxoplasmatinae by analyzing nucleotide sequences of mitochondrial genes and apicoplast. We used gene sequences of cytochrome b and two apicoplast genes, the gene encoding the beta subunit of DNA dependent RNA polymerase (RpoB) and the gene encoding caseinolitic protein (ClpC). From the phylogenetic analysis and the analysis of nucleotide and amino acids variability, was shown that the species H. heydorni is equidistant from all other species of toxoplasmatineos. The relative positions of the genera Toxoplasma, Neospora and Hammondia in the phylogenetic trees were not congruent in all reconstructions, because the topologies of the reconstructions varies according to the taxons that are used as outgroups and clades are poorly supported statistically. Thus, reconstructions of topologies with short branches that derive to poorly statistical supported nodes, coupled with the evolutionary equidistance between taxa the assessed (Neospora spp. H. heydorni. and T. gondii) suggests that a consistent polytomous evolution would explain the evolution within this group of organisms, namely the the relative placement of these taxa could be the result of a radiated evolution. The genes of organelles were more conserved than nuclear genes. Although the apicoplast genes may be more conserved than nuclear genes, they have the ratio between non-synonymous substitutions and synonymous substitutions considerably higher than those of nuclear and mitochondrial genes, which may indicate that the gene products are being subjected to positive selective pressure. In the case of nuclear and mitochondrial genes, it is possible to assume that they are subject to negative selective pressure, indicating that the substitutions are likely to be harmful to organisms and therefore changes in gene products to be less frequently recorded. Still, the variability in non-synonymous sites is considerably higher for sequences of apicoplast in relation to others loci, particularly in the case of RpoB sequences. Also in terms of variability in non-synonymous sites, it is observed that the sequences of apicoplast genes of H. heydorni are as different from those of T. gondii as the N. caninum. The analyzes of apicoplast genes revealed a striking divergence between the two strains of H. heydorni. It is noteworthy that the genotypic differences between the two strains of H. heydorni are greater than the differences between the two species of Neospora, indicating that the two strains of H. heydorni could be classified as two distinct species; if solely criteria of molecular evolution were considered.

Os membros da sub-família Toxoplasmatinae conhecidos são Hammondia hammondi, Toxoplasma gondii, Neospora hughesi, Neospora caninum, Hammondia heydorni e Besnoitia spp. Os cães (e provavelmente outras espécies de canídeos) são hospedeiros definitivos de N. caninum e H. heydorni. Os oocistos destas espécies de coccídios são morfologicamente indistinguíveis de forma que o diagnóstico coprológico diferencial entre os dois agentes é virtualmente impossível, se utilizadas metodologias convencionais de diagnóstico. Situação análoga é verificada com os gatos (e outras espécies de felídeos) com relação à infecção por T. gondii e H. hammondi. O objetivo deste trabalho foi propor a reconstrução filogenética de protozoários pertencentes à sub-família Toxoplasmatinae pela análise de seqüências de nucleotídeos de genes mitocondriais e de apicoplasto. Foram empregadas seqüências gênicas de CytB mitocondrial e de dois genes de apicoplasto, o gene codificador da subunidade beta de RNA polimerase DNA dependente (RpoB) e o gene codificador de proteína caseinolitica (ClpC). Pelas análises filogenéticas e de variabilidade nucleotídica e de aminoácidos, verifica-se que a espécie H. heydorni é eqüidistante de todas as outras espécies de toxoplasmatineos. Os posicionamentos relativos dos gêneros Toxoplasma, Neospora e Hammondia nas árvores filogenéticas não foram congruentes em todas as reconstruções, pois dependendo dos táxons que são empregados como grupos externos, as topologias das reconstruções variam e os clados formados são estatisticamente pouco suportados. Assim, a reconstrução de topologias produzindo com ramos curtos que derivam nós de baixo suporte estatístico, somado à eqüidistância evolutiva entre os táxons avaliados (Neospora spp., H. heydorny e T. gondii) permite supor que uma politomia consistente explicaria a evolução para estes organismos, ou seja, a resolução para o posicionamento relativo entre estes táxons poderia ser resultado de evolução radiada. Os genes de organelas mostraram-se mais conservados em relação aos genes nucleares. Embora os genes de apicoplasto possam ser mais conservados que genes nucleares, eles parecem ter relações entre substituições não sinônimas e substituições sinônimas consideravelmente superiores àquelas de genes nucleares e mitocondriais, o que pode indicar que os produtos gênicos estejam sendo submetidos a pressão seletiva positiva. No caso dos genes mitocondriais e nucleares, é possível supor que os mesmos estejam submetidos à pressão seletiva negativa, indicando que as substituições tendem a ser deletérias aos organismos e por isso as mudanças nos produtos gênicos devam ser menos freqüentemente registradas. Ainda, a variabilidade em sítios não sinônimos é consideravelmente superior para seqüências de apicoplasto em relação às demais, particularmente no caso das seqüências RpoB. Também em termos de variabilidade em sítios não sinônimos, percebe-se que as seqüências de genes de apicoplasto de H. heydorni são tão distintas das de T. gondii quanto de N. caninum. Nas análises realizadas com genes de apicoplasto, é marcante a divergência entre as duas linhagens de H. heydorni. Vale ressaltar que as diferenças genotípicas entre as duas linhagens de H. heydorni são maiores que as diferenças entre as duas espécies reconhecidas de Neospora, indicando que as duas linhagens de H. heydorni poderiam ser classificadas como duas espécies distintas, se apenas critérios de evolução molecular fossem considerados. / The known members of the sub-family Toxoplasmatinae are Hammondia hammondi, Toxoplasma gondii, Neospora hughesi, Neospora caninum, Hammondia heydorni and Besnoitia spp. Dogs (and probably other species of dogs) are definitive hosts of N. caninum and H. heydorni. The oocysts of coccidia of these species are morphologically indistinguishable and the coprological differential diagnosis between the two agents is virtually impossible if used conventional methods of diagnosis. Similar situation is observed with the cats (and other species of felids) with respect to T. gondii and H. hammondi. The objective of this study was to propose a phylogenetic reconstruction of protozoa belonging to the subfamily Toxoplasmatinae by analyzing nucleotide sequences of mitochondrial genes and apicoplast. We used gene sequences of cytochrome b and two apicoplast genes, the gene encoding the beta subunit of DNA dependent RNA polymerase (RpoB) and the gene encoding caseinolitic protein (ClpC). From the phylogenetic analysis and the analysis of nucleotide and amino acids variability, was shown that the species H. heydorni is equidistant from all other species of toxoplasmatineos. The relative positions of the genera Toxoplasma, Neospora and Hammondia in the phylogenetic trees were not congruent in all reconstructions, because the topologies of the reconstructions varies according to the taxons that are used as outgroups and clades are poorly supported statistically. Thus, reconstructions of topologies with short branches that derive to poorly statistical supported nodes, coupled with the evolutionary equidistance between taxa the assessed (Neospora spp. H. heydorni. and T. gondii) suggests that a consistent polytomous evolution would explain the evolution within this group of organisms, namely the the relative placement of these taxa could be the result of a radiated evolution. The genes of organelles were more conserved than nuclear genes. Although the apicoplast genes may be more conserved than nuclear genes, they have the ratio between non-synonymous substitutions and synonymous substitutions considerably higher than those of nuclear and mitochondrial genes, which may indicate that the gene products are being subjected to positive selective pressure. In the case of nuclear and mitochondrial genes, it is possible to assume that they are subject to negative selective pressure, indicating that the substitutions are likely to be harmful to organisms and therefore changes in gene products to be less frequently recorded. Still, the variability in non-synonymous sites is considerably higher for sequences of apicoplast in relation to others loci, particularly in the case of RpoB sequences. Also in terms of variability in non-synonymous sites, it is observed that the sequences of apicoplast genes of H. heydorni are as different from those of T. gondii as the N. caninum. The analyzes of apicoplast genes revealed a striking divergence between the two strains of H. heydorni. It is noteworthy that the genotypic differences between the two strains of H. heydorni are greater than the differences between the two species of Neospora, indicating that the two strains of H. heydorni could be classified as two distinct species; if solely criteria of molecular evolution were considered.

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Even though malaria is not classified as a neglected tropical disease, is responsible for high morbidity and mortality, especially in African countries. Current treatments for both diseases face several drawbacks, including the evolution of drugresistant parasites, the high cost of major drugs and the high toxicity of others. For these reasons, there is an urgent need to develop new drugs that minimize these downsides and, consequently, help eradicate these diseases. To overcome these difficulties, both academics and pharmaceutical companies are increasingly employing the so-called “drug repositioning strategy”. Drug repositioning aims to find new applications for drugs approved for other indications, and has proven valuable for decreasing research costs as well as to decrease the time required to market the "new" drug. In the present study, we used bioinformatics to identify and analyze molecular targets of the energy metabolism of Leishmania spp and of the P. falciparum apicoplast. The energy metabolism of Leishmania and the apicoplast metabolism have various enzymes that can be targeted by specific drugs, leading to lower toxicity and more promising therapies for humans. Using the TDR Targets database, we were able to identify 94 genes and 93 Leishmania energy metabolism targets. We identified 44 positive targets in these databases, and for 11 of these targets we found drugs already approved for use in humans. We used a similar strategy to identify antimalarial drugs that acted specifically against the apicoplast metabolism. The GeneDB database of the P. falciparum genome was used to compile a list of 600 proteins with apicoplast signal peptides. Each of these proteins was treated as a potential drug target and its predicted sequence was used to interrogate three different open access databases (DB TTD, DrugBank and STITCH ). We identified many drugs with the potential to interact with 47 peptides allegedly involved in apicoplast biology in P. falciparum. Fifteen of these hypothetical targets are predicted to interact with drugs are already approved for clinical use, but were never evaluated against malaria parasites. Our results suggest that the drugs identified here show potential activity against leishmania parasite and malaria, but need experimental validation to confirm their effectiveness. / As leishmanioses são parasitoses negligenciadas responsáveis por prejuízos físicos, econômicos e sociais. A malária, embora não seja classificada como negligenciada, é responsável por altos índices de morbidade e mortalidade, principalmente nos países africanos. Ao longo dos anos, o tratamento dos infectados tem sido a forma mais eficaz de controle dessas endemias. Entretanto, os efeitos tóxicos, o alto custo dos fármacos e a resistência dos parasitos têm sido os maiores desafios enfrentados pela terapêutica das leishmanioses e da malária. Sendo assim, é urgente a necessidade de desenvolver novos fármacos que minimizem esses transtornos e contribuam para erradicação dessas parasitoses. Diante disso, laboratórios acadêmicos, governos e organizações não governamentais têm apoiado projetos voltados para o reposicionamento de fármacos aprovados com vistas a reduzir custos e tempo de produção de novos antiparasitários. No presente trabalho, utilizamos a bioinformática para identificar, buscar e analisar alvos moleculares do metabolismo energético de Leishmania spp e do apicoplasto de P. falciparum, visando o reposicionamento in silico de fármacos. Utilizando a base de dados TDR Targets, identificamos 94 genes e 93 alvos do metabolismo energético de Leishmania. Em seguida, utilizando a sequência peptídica de cada alvo, interrogamos as bases de dados Drug Bank e TTD na busca de fármacos. Nossa busca resultou em 44 alvos positivos, dos quais 11 interagiam com 15 fármacos aprovados para uso em humanos. Utilizamos estratégia semelhante para identificar fármacos antimaláricos que atuassem especificamente contra o metabolismo do apicoplasto. A base de dados GeneDB do genoma de P. falciparum foi usada para compilar uma lista de cerca de 600 proteínas com peptídeos sinais do apicoplasto. Cada uma dessas proteínas foi tratada como potencial alvo de fármaco e sua sequência prevista foi usada para interrogar três diferentes bases de dados de acesso livre (TT DB, DrugBank e STITCH ) Identificamos fármacos com potencial de interagir com 47 peptídeos supostamente envolvidos na biologia do apicoplasto do P. falciparum. Quinze desses alvos hipotéticos são previstos interagir com fármacos já aprovados para uso clínico, mas que nunca foram avaliados contra os parasitos da malária. Os nossos resultados sugerem que os fármacos aqui identificados apresentam potencial para tratamentos das leishmanioses e da malária, mas que necessitam de validação experimental para confirmar sua eficácia.