Submitted by Raquel Birbeire (ensinoicc@fiocruz.br) on 2016-02-12T14:03:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Aline Castro Rodrigues Lucena (final).pdf: 3260035 bytes, checksum: d0b775f25026c251662a16fbc7b5d26d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Birbeire (ensinoicc@fiocruz.br) on 2016-02-15T17:26:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Aline Castro Rodrigues Lucena (final).pdf: 3260035 bytes, checksum: d0b775f25026c251662a16fbc7b5d26d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T17:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Aline Castro Rodrigues Lucena (final).pdf: 3260035 bytes, checksum: d0b775f25026c251662a16fbc7b5d26d (MD5) Previous issue date: 2015 / Instituto Carlos Chagas / Durante a metaciclogênese in vitro, a forma epimastigota de Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, se diferencia em tripomastigota metacíclica após ser submetido a estresse nutricional em meio TAU, com isso, adquire a capacidade de infectar o hospedeiro vertebrado. Durante a diferenciação, os parasitas sofrem diversas adaptações que incluem a modulação de modificações pós-traducionais. Em um trabalho recente, nosso grupo delineou, sem quantificar, o perfil de fosforilação em T. cruzi durante a metaciclogênese. Neste trabalho, visando realizar a quantificação dos sítios de fosforilação, foi utilizada a metodologia SILAC, que marca proteínas durante o cultivo celular, através da incorporação de aminoácidos contendo isótopos pesados. Visando compreender a sinalização através de fosforilação que ocorre nos momentos iniciais de metaciclogênese, ou seja, durante o estresse nutricional, foram selecionados os pontos epimastigotas em crescimento exponencial (epimastigotas 3 dias, EPI-3D) e na fase estacionária (epimastigotas 5 dias – EPI-5D), bem como alguns pontos ao longo do estresse nutricional (5 e 15 minutos, 1 e 2 horas). Para cada ponto experimental, os peptídeos foram digeridos, fracionados por FR básica, então os fosfopeptídeos foram enriquecidos utilizando beads de TiO2, e analisados por LC-MS/MS. Foram identificados 5.405 grupos de proteínas, 1.679 grupos de fosfoproteínas, 3.893 grupos de sítios de fosforilação sendo 3049 em Serina, 786 em Treonina vii e, 58 em Tirosina, entre os quais cerca de 99% foram quantificados. As análises foram realizadas de duas formas: inicialmente comparando as diferentes fases de cultivo celular (exponencial e estacionária), e os diferentes pontos ao longo do estresse nutricional. Foram observadas diversas alterações no perfil de expressão das proteínas e modulação dos sítios de fosforilação, envolvidos em diversos processos como síntese de ácidos graxos, sinalização celular, locomoção, estresse oxidativo, processamento de RNA, entre outros. Projetos “ômicos”, assim como este, são importante para gerar listas com um número limitado de alvos para posterior caracterização. Nesse sentido, nós objetivamos caracterizar alguns dos elementos apontados visando elucidar o “gatilho” da metaciclogênese. / During metacyclogenesis in vitro, the epimastigote form of Trypanosoma cruzi, etiologic agent of Chagas disease, differentiates into metacyclic trypomastigote, after nutritional stress in TAU medium, and acquires capability to infect the vertebrate host. During differentiation, the parasites suffer several adaptations that include modulation of post-translational modulations. In a recent work, our group outlined, without quantifying, the protein phosphorylation profile of T. cruzi during metacyclogenesis. Here, in order to accomplish the quantification the phosphorylation sites, we applied the SILAC methodology, which labels proteins by incorporation of amino acids containing heavy isotopes, in culture. Aiming to understand the signaling that occurs through phosphorylation in the initial moments of metacyclogenesis, that is, during the nutritional stress, epimastigotes in exponential growth (Epimastigote 3 days, EPI-3D) and in the late log phase (Epimastigote 5 days, EPI-5D), as well as several points during the nutritional stress (5 and 15 minutes, 1 and 2 hours) were selected. For each experimental point, peptides were digested, fractionated by basic RP, then phosphopeptides were enriched with TiO2 beads, and analyzed by LC-MS/MS. In total, 5,405 proteins groups were identified, including 1,679 groups of phosphoproteins and 3,893 phosphorylation sites, being 3,049 in Serine, 786 in Threonine and, 58 in Tyrosine residues, among which around 99% were quantified. The analyzes were performed in two ways: first comparing the ix different stages of cell growth (exponential and stationary), and the different points along the nutritional stress. Several changes were observed in the expression profile of the proteins and modulation of the phosphorylation sites, involved in various processes such as fatty acid synthesis, cell signaling, mobility, oxidative stress, RNA processing, among others. Omics projects like this one are important to generate lists that have limited number of targets for further characterization. In this sense we aim to characterize some of the elements pinpointed to elucidate the trigger of metacyclogenesis.

Made available in DSpace on 2016-03-28T12:39:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 patricia_ferrao_ioc_dout_2014.pdf: 5118660 bytes, checksum: d25122b18e1bcb82dee22e425b2ed062 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-01-13 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Estudos recentes mostraram que TGF-\03B2 esta envolvido na cardiopatia chagásica aguda e crônica. O aumento de seus níveis plasmáticos e a ativação da sua via de sinalização celular são aspectos peculiares da doença chagásica crônica. Além do seu relevante papel na patologia chagásica, também se observou que esta citocina está intimamente associada ao T. cruzi como um regulador de diferentes etapas de seus ciclo de vida. Trabalhos anteriores demostraram que T. cruzi é capaz de ativar TGT-\03B2 latente, utilizando-o na invação às células hospedeiras e que amastigotas de T. cruzi se ligam e internalizam TGF-\03B2 recombinante, estando este evento relacionado à capacidade de proliferação de amastigotas e sua diferenciação em tripomastigotas no final do ciclo intracelular. Este conjunto de informações nos levou ao questionamento de quais moléculas de T. cruzi poderiam estar envolvidas nos processos de proliferação e diferenciação celular frente ao estímulo por TGF-\03B2. Neste sentido, o presente projeto tem por principal objetivo a caracterização de moléculas responsivas ao estimulo de TGF-\03B2 através de uma abordagem fosfoproteômica. Para tal, extratos de proteínas totais de epimastigotas de T. cruzi (cepa Y), incubadas ou não com TGF-\03B2, foram preparados durante a fase exponencial de crescimento do parasito. Evidenciamos que a dose ótima de TGF-\03B2 para maior indução de fosforilação seria de 5 ng/ml. em seguida, o tempo ótimo de indução com TGF-\03B2 (1,5,15,30 e 60 minutos) foi testado e concluímos que as diferenças entre os padrões de fosforilação são muitos sutis em géis unidimensionais, nos fazendo optar pela análise exclusiava dos perfins em géis bidimensionais de 7 cm com faiza de PH 3-10 não-linear. A avaliação dos perfis bidimensionais demonstrou diferenças nos padrões de fosforilação entre os tempos estudados, nos levando a manter um estudo de cinética de tempo. As imagens dos géis foram analisadas e algumas das proteínas consideradas responsivas a TGF-\03B2 foram identificadas por espectrometria de massas. Observamos que as proteínas de choque térmico, tubulinas, desidrogenases, enolases, ciclofilina A, GrpE, cruzipaína, fator de elongamento 1-\03B1, fator de iniciação eucariótica 5a, entre outras, têm sua fosforilação e/ou expressão moduladas em resposta a TGF-\03B2. Buscamos correlacionar a função já descrita na literatura para cada proteína com seu possível papel na sinalização intracelular dsparada por TGF-\03B2, em concordância com o comportamento de fosforilação e/ou expressão apresentado em novas análises. Por último, foi avaliado se a adição de TGF-\03B2 a culturas de epimastigotas teria algum efeito sobre a proliferação dos parasitos. Verificamos que a adição de TGF-\03B2 promoveu um aumento de até 73% no crescimento dos parasitos nas primeiras 24 horas de estudo. O conjunto de dados obtidos contribui para a elucidação dos mecanismos moleculares relacionados à sinalização de TGF-\03B2, proporcionando uma fonte para detecção de novos alvos terapêuticos para a doença de Chagas / Recent studies show that TGF - β is involved in the acute and chronic chagasic cardiopathy. High levels of TGF - β and the activation of its signaling pathway were shown to be peculiar aspects of patients with chron ic Chagas disease. Besides its relevant role in the pathology of Chagas dis ease, this cytokine was also observed to be intimately associated with Trypanosoma cruzi as a regulator of different stages of the parasite ́s life cycle. Previous works have show n that T. cruzi , using it in the process of h ost cell invasion. In addition, amastigote forms are able to bind and internalize recombinant TGF - β , and this event is related to their capacity to proliferate and differentiate int o trypomastigote forms at the end of the intracellular cycle. Taken togethe r, this set of information raises the question as molecules are involved in the processe of cellular proliferation and differentiation stimulated by TGF - β . Therefore, this work aims to characterize TGF responsive molecules through a pho sphoproteomic approach. For this purpose, total T. cruzi epimastigotes (Y strain), incubated or not with TGF were prepared from parasites in the exponential gro wth phase. We determined that 5 was the dose that induce d the highest number of phosphorylation events. Next, the optimal induction time (1, 5, 15, 30 and 60 minutes) was evaluated and we concluded that the phosphorylation patterns from the studied times showed only subtle differences using 1 -DE analysis, leadi ng us to evaluate these profiles DE gels (7cm pH 3 -10 non- linear). The profiles obtained showed differences in phosphorylation patterns duri ng the time - which led us to maintain a time - kinetics study. Gel images wer responsive proteins were identified by mass spectr ometry. We observed that heat shock proteins, tubulins, dehydr ogenases, enolases, cyclophilin A, GrpE, cruzipain, elongation factor - 1 α , eukaryotic initiation factor their phosphorylation and/or expression levels modu lated by TGF correlate the function already described in the lit erature for each protein with their possible role in intracellular signaling triggered by TGF - β , in agreement with thei phosphorylation and/or expression behavior shown in our analysis. Finally, we assessed whether the addition of TGF - β to epimastigotes cultures would have some effect on parasite proliferation. We found that TGF - β addition led to an increase of up in parasite growth in the first 24 hours of culture . The data presented here contributes to the elucidation of the molecular mec hanisms related to TGF , providing a source of new potential therapeutic t argets against in response to TGF - β is involved in the acute and chronic chagasic and the activation of its signaling pathway were shown to be peculiar aspects of patients with chron ic Chagas disease. Besides its ease, this cytokine was also observed to as a regulator of different stages of T. cruzi is able to activate ost cell invasion. In addition, amastigote , and this event is related to their capacity to proliferate and differentiate int o trypomastigote forms at the end of r, this set of information raises the question as molecules are involved in the processe of cellular proliferation and . Therefore, this work aims to characterize TGF - β sphoproteomic approach. For this purpose, total epimastigotes (Y strain), incubated or not with TGF - β , were prepared from parasites in the exponential gro wth phase. We determined that 5 d the highest number of phosphorylation events. Next, the optimal induction time (1, 5, 15, 30 and 60 minutes) was evaluated and we concluded that the phosphorylation patterns from the studied times showed ng us to evaluate these profiles linear). The profiles obtained - course under study, kinetics study. Gel images wer e analyzed and responsive proteins were identified by mass spectr ometry. We observed that heat shock proteins, tubulins, dehydr ogenases, enolases, cyclophilin , eukaryotic initiation factor -5a and others had their phosphorylation and/or expression levels modu lated by TGF - β . We tried to correlate the function already described in the lit erature for each protein with their , in agreement with thei r phosphorylation and/or expression behavior shown in our analysis. Finally, we to epimastigotes cultures would have some addition led to an increase of up in parasite growth in the first 24 hours of culture . The data presented here contributes to the elucidation of the molecular mec hanisms related to TGF - β , providing a source of new potential therapeutic t argets against Chagas disease

Esquistossomose é uma das doenças parasitárias com maior incidência mundial. Schistosoma mansoni, a única espécie encontrada no Brasil, tem um ciclo de vida complexo que inclui seis estágios de desenvolvimento distintos e dois hospedeiros, sendo um deles o homem. Nosso grupo identificou um gene que codifica um receptor que possui homologia com o receptor de TNF-&#945; humano em S. mansoni (SmTNFR) e descrevemos o efeito in vitro da citocina humana TNF-&#945; sobre a expressão gênica em larga escala no parasita. A via de sinalização através da qual o TNF-&#945; atua sobre o parasita permanece desconhecida. Em humanos, o TNF-&#945;, ao se ligar à isoforma do receptor que é mais semelhante ao SmTNFR, inicia uma cascata de fosforilação que conduz à ativação de diversas proteínas quinases que levam à ativação de fatores de transcrição. A nossa hipótese é a de que esta citocina humana atuaria no parasita de forma semelhante, resultando na alteração da expressão gênica do parasita observada em nosso trabalho anterior. No presente trabalho tivemos como objetivo verificar se há aumento de proteínas fosforiladas após o tratamento in vitro de vermes com o TNF-&#945; humano, e identificá-las, elucidando a via de sinalização induzida por esta citocina em S. mansoni. A fim de identificar as proteínas que são significativamente diferencialmente fosforiladas após exposição de S. mansoni à citocina humana, vermes machos adultos foram incubados em cultura por 15 min com TNF-&#945; (20 ng / ml), ou somente com o veículo, em controles, seguido da extração de proteínas totais. Utilizamos a abordagem fosfoproteômica por meio da realização de eletroforese bidimensional, seguida de coloração com corante específico para fosfoproteínas Pro-Q Diamond (Invitrogen). Para identificar quais proteínas tiveram fosforilação alterada pelo tratamento, fizemos uma análise quantitativa dos spots (volume dos spots) nas imagens dos géis corados com Pro-Q, utilizando o software 2D Platinum (GE). Em seguida a coloração de proteína total dos géis foi realizada utilizando Coomassie Blue Coloidal, para localização de todos os spots de proteínas de cada gel. Cortamos dos géis os spots de proteínas que apresentaram mudanças estatisticamente significativas na fosforilação (n = 3 réplicas; p <0,05, teste-t), com base na comparação de seus volumes relativos nas imagens dos géis das amostras tratadas comparadas com as controles, e em seguida as proteínas das amostras foram identificadas por espectrometria de massa. Analisamos três réplicas biológicas e observamos 45 spots que tiveram fosforilação significativamente alterada, sendo que 42 deles apresentaram fosforilação aumentada e 3 apresentaram fosforilação diminuída após o tratamento com a citocina. Entre os spots identificados por espectrometria de massa, verificou-se que proteínas relacionadas a processos metabólicos, sinalização celular, citoesqueleto e contração muscular estavam entre as que sofreram aumentos de fosforilação com o tratamento com TNF-&#945; humano. Embora a abordagem experimental adotada para este estudo não tenha sido sensível o suficiente para concluir qual via canônica de transdução de sinal é ativada por TNF-&#945; humano em S. mansoni, este estudo confirmou o aumento da fosforilação de proteínas-alvo induzido por TNF-&#945; humano, abrindo novos caminhos para uma investigação mais aprofundada que caracterize o papel das proteínas identificadas como alteradas por essa via de sinalização, e permita entender melhor a importância do TNF-&#945; humano na biologia do S. mansoni e na interação parasita-hospedeiro. / Schistosomiasis remains one of the parasitic diseases with the highest incidence worldwide. Schistosoma mansoni, the only species found in Brazil, has a complex life cycle which includes six life stages and two hosts, one of them being humans. Our group has identified a gene that encodes a TNF-alpha receptor-like in S. mansoni (SmTNFR) and described the in vitro effect of human TNF-alpha cytokine on large-scale gene expression of the parasite. The signaling pathways by which TNF-alpha acts upon the parasite remain unknown. In humans, when TNF-alpha binds to the receptor isoform that is most similar to SmTNFR it initiates a phosphorylation cascade that activates a signaling pathway leading to the activation of transcription factors. Our hypothesis is that this cytokine could act in the parasite through a phosphorylation cascade that activates transcription factors resulting in the change of gene expression observed in our previous work. The aim of this work was to verify if there were proteins that showed increased phosphorylation upon the in vitro treatment of worms with human TNF-alpha, identifying them, to try and elucidate the signaling pathway by which the cytokine acts in S. mansoni. In order to identify which proteins are significantly differentially phosphorylated upon exposure of S. mansoni to the human cytokine, we incubated male adult worms for 15 min in culture with human TNF-alpha (20 ng / ml), or with vehicle only, in controls, and we extracted total proteins from the parasites. We used the phosphoproteomics approach of bidimensional gel electrophoresis followed by phospho-specific staining of gels using Pro-Q Diamond dye (Invitrogen). To identify which proteins were phosphorylated or had their phosphorylation changed due to the treatment, we quantified the spots (determined the spots volumes) from Pro-Q stained gels using Image Master 2D Platinum software (GE). A total protein staining of the gels was performed using Coomassie Brilliant Blue (CBB) in order to localize all protein spots in the gel. We excised from CBB stained gels the protein spots that showed statistically significant changes in phosphorylation (n= 3 replicates; p-value<0.05, t-test), based on the relative volumes of their spot images with respect to the total volume of spots in the gel, with samples from treated compared to control parasites, and subsequently the proteins in these samples were identified by mass spectrometry. We have analyzed three biological replicates and observed 45 spots that were differentially phosphorylated; 42 of them had their phosphorylation increased and 3 had their phosphorylation decreased upon a 15-min-treatment of male adult worms with the cytokine. Among the spots identified by mass spectrometry, we found proteins related to metabolic process, cell signaling, and cytoskeleton and muscle contraction. Although the experimental approach adopted for this study was not sensitive enough to conclude which canonical signal transduction pathway is activated by human TNF-alpha in S. mansoni, this kind of study confirmed the increase in phosphorylation of target proteins induced by human TNF-alpha, opening new paths for further investigation in order to characterize the role of the proteins identified as altered by this specific signaling, which will lead to a better understanding of the importance of this cytokine in the biology of S. mansoni and in host-parasite interaction.

Esquistossomose é uma das doenças parasitárias com maior incidência mundial. Schistosoma mansoni, a única espécie encontrada no Brasil, tem um ciclo de vida complexo que inclui seis estágios de desenvolvimento distintos e dois hospedeiros, sendo um deles o homem. Nosso grupo identificou um gene que codifica um receptor que possui homologia com o receptor de TNF-&#945; humano em S. mansoni (SmTNFR) e descrevemos o efeito in vitro da citocina humana TNF-&#945; sobre a expressão gênica em larga escala no parasita. A via de sinalização através da qual o TNF-&#945; atua sobre o parasita permanece desconhecida. Em humanos, o TNF-&#945;, ao se ligar à isoforma do receptor que é mais semelhante ao SmTNFR, inicia uma cascata de fosforilação que conduz à ativação de diversas proteínas quinases que levam à ativação de fatores de transcrição. A nossa hipótese é a de que esta citocina humana atuaria no parasita de forma semelhante, resultando na alteração da expressão gênica do parasita observada em nosso trabalho anterior. No presente trabalho tivemos como objetivo verificar se há aumento de proteínas fosforiladas após o tratamento in vitro de vermes com o TNF-&#945; humano, e identificá-las, elucidando a via de sinalização induzida por esta citocina em S. mansoni. A fim de identificar as proteínas que são significativamente diferencialmente fosforiladas após exposição de S. mansoni à citocina humana, vermes machos adultos foram incubados em cultura por 15 min com TNF-&#945; (20 ng / ml), ou somente com o veículo, em controles, seguido da extração de proteínas totais. Utilizamos a abordagem fosfoproteômica por meio da realização de eletroforese bidimensional, seguida de coloração com corante específico para fosfoproteínas Pro-Q Diamond (Invitrogen). Para identificar quais proteínas tiveram fosforilação alterada pelo tratamento, fizemos uma análise quantitativa dos spots (volume dos spots) nas imagens dos géis corados com Pro-Q, utilizando o software 2D Platinum (GE). Em seguida a coloração de proteína total dos géis foi realizada utilizando Coomassie Blue Coloidal, para localização de todos os spots de proteínas de cada gel. Cortamos dos géis os spots de proteínas que apresentaram mudanças estatisticamente significativas na fosforilação (n = 3 réplicas; p <0,05, teste-t), com base na comparação de seus volumes relativos nas imagens dos géis das amostras tratadas comparadas com as controles, e em seguida as proteínas das amostras foram identificadas por espectrometria de massa. Analisamos três réplicas biológicas e observamos 45 spots que tiveram fosforilação significativamente alterada, sendo que 42 deles apresentaram fosforilação aumentada e 3 apresentaram fosforilação diminuída após o tratamento com a citocina. Entre os spots identificados por espectrometria de massa, verificou-se que proteínas relacionadas a processos metabólicos, sinalização celular, citoesqueleto e contração muscular estavam entre as que sofreram aumentos de fosforilação com o tratamento com TNF-&#945; humano. Embora a abordagem experimental adotada para este estudo não tenha sido sensível o suficiente para concluir qual via canônica de transdução de sinal é ativada por TNF-&#945; humano em S. mansoni, este estudo confirmou o aumento da fosforilação de proteínas-alvo induzido por TNF-&#945; humano, abrindo novos caminhos para uma investigação mais aprofundada que caracterize o papel das proteínas identificadas como alteradas por essa via de sinalização, e permita entender melhor a importância do TNF-&#945; humano na biologia do S. mansoni e na interação parasita-hospedeiro. / Schistosomiasis remains one of the parasitic diseases with the highest incidence worldwide. Schistosoma mansoni, the only species found in Brazil, has a complex life cycle which includes six life stages and two hosts, one of them being humans. Our group has identified a gene that encodes a TNF-alpha receptor-like in S. mansoni (SmTNFR) and described the in vitro effect of human TNF-alpha cytokine on large-scale gene expression of the parasite. The signaling pathways by which TNF-alpha acts upon the parasite remain unknown. In humans, when TNF-alpha binds to the receptor isoform that is most similar to SmTNFR it initiates a phosphorylation cascade that activates a signaling pathway leading to the activation of transcription factors. Our hypothesis is that this cytokine could act in the parasite through a phosphorylation cascade that activates transcription factors resulting in the change of gene expression observed in our previous work. The aim of this work was to verify if there were proteins that showed increased phosphorylation upon the in vitro treatment of worms with human TNF-alpha, identifying them, to try and elucidate the signaling pathway by which the cytokine acts in S. mansoni. In order to identify which proteins are significantly differentially phosphorylated upon exposure of S. mansoni to the human cytokine, we incubated male adult worms for 15 min in culture with human TNF-alpha (20 ng / ml), or with vehicle only, in controls, and we extracted total proteins from the parasites. We used the phosphoproteomics approach of bidimensional gel electrophoresis followed by phospho-specific staining of gels using Pro-Q Diamond dye (Invitrogen). To identify which proteins were phosphorylated or had their phosphorylation changed due to the treatment, we quantified the spots (determined the spots volumes) from Pro-Q stained gels using Image Master 2D Platinum software (GE). A total protein staining of the gels was performed using Coomassie Brilliant Blue (CBB) in order to localize all protein spots in the gel. We excised from CBB stained gels the protein spots that showed statistically significant changes in phosphorylation (n= 3 replicates; p-value<0.05, t-test), based on the relative volumes of their spot images with respect to the total volume of spots in the gel, with samples from treated compared to control parasites, and subsequently the proteins in these samples were identified by mass spectrometry. We have analyzed three biological replicates and observed 45 spots that were differentially phosphorylated; 42 of them had their phosphorylation increased and 3 had their phosphorylation decreased upon a 15-min-treatment of male adult worms with the cytokine. Among the spots identified by mass spectrometry, we found proteins related to metabolic process, cell signaling, and cytoskeleton and muscle contraction. Although the experimental approach adopted for this study was not sensitive enough to conclude which canonical signal transduction pathway is activated by human TNF-alpha in S. mansoni, this kind of study confirmed the increase in phosphorylation of target proteins induced by human TNF-alpha, opening new paths for further investigation in order to characterize the role of the proteins identified as altered by this specific signaling, which will lead to a better understanding of the importance of this cytokine in the biology of S. mansoni and in host-parasite interaction.