The work was focused on the study of various aspects of development of Leishmania in vectors of genus Phlebotomus and can be divided into two main parts. In the first part, we studied the competition of Leishmania major and L. turanica during their development in the sand flies who are natural vectors of L. major using the experimental co-infections of fluorescently marked promastigots of these two species. While both leishmania species developed similar in the intestine of Phlebotomus papatasi, L. turanica prevailed in P. duboscqi in the late stages of infection. The fluorescent marking of Leishmania should allow us also to study possible genetic exchange between species at different stages of Leishmania infection (2nd, 9th and 14th day after the infective feeding). Using the flow cytometry (FACS) we have repeatedly identified dozens of objects emitting red and green signals in the intestinal homogenates of co-infected sand flies, however further analysis with confocal microscope disproved these objects as the hybrid promastigots of Leishmania. In the second part of this thesis we investigated the role of L. major genes HASP and SHERP, which lies on the locus LmcDNA16 and are expressed exclusively in metacyclics. We used mutant lines KO (lacking the locus LmcDNA16) and HASPB (KO line with gene...

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi proliferam e se diferenciam no interior de diferentes compartimentos do trato digestivo dos triatomíneos. Esses ambientes antagônicos, no que diz respeito à concentração de nutrientes, pH e status redox, constituem um desafio para o protozoário por conterem moléculas e fatores capazes de deflagrar diferentes sinalizações e respostas no parasito. Por isso, testamos a influência de produtos abundantes do metabolismo do vetor e de status redox distintos, frente aos processos de proliferação e diferenciação in vivo e in vitro. Como exemplo temos o heme e a hemozoína, subprodutos da digestão da hemoglobina, e o urato, rico na urina dos insetos. O heme é uma importante molécula em todos os seres vivos. Nosso grupo mostrou seu papel na proliferação in vitro de T. cruzi e que esse sinal é governado pela enzima redox-sensível CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Esse efeito parece depender de uma sinalização redox, onde o heme e não seus análigos induz a formação de EROs, modulando a atividade da CaMKII (Nogueira et al, 2011). Apesar de gerar espécies reativas de oxigênio (EROs) em formas epimastigotas, o heme não alterou a ultraestrutura desses parasitos mostrando uma adaptação a ambientes oxidantes. Além disso, a adição de FCCP inibiu a formação de EROs mitocondrial, diminuindo a proliferação dos parasitos. Em contrapartida, a AA aumentou drasticamente a produção de EROs mitocondrial levando à morte dos epimastigotas. Estes resultados confirmam a hipótese de regulação redox do crescimento de epimastigotas. A formação de β- hematina (hemozoína) constitui uma elegante estratégia para minimizar o efeito tóxico do heme nos insetos hematófagos. Contudo, a β-hematina não influenciou a proliferação ou a metaciclogênese in vitro. Já o urato, e outros antioxidantes clássicos como o GSH e o NAC prejudicaram a proliferação in vitro de epimastigotas. Estes efeitos foram parcialmente revertidos quando os antioxidantes foram incubados juntamente com o heme. Durante a metaciclogênese in vitro, o NAC e o urato induziram um aumento significativo das formas tripomastigotas e levaram a diminuição da porcentagem de formas epimastigotas. Em contrapartida, o heme e a β-hematina apresentaram o efeito oposto, diminuindo a porcentagem de formas tripomastigotas e aumentando a de epimastigotas. No intuito de confirmar a influencia do status redox na biologia do parasito in vivo, nós quantificamos a carga parasitária nas porções anterior e posterior e no reto do triatomíneo alimentado na presença ou na ausência de NAC e urato por qPCR. O tratamento com os antioxidantes aumentou a carga parasitária em todas as partes do intestino analisadas. Posteriormente, para diferenciar as formas evolutivas responsáveis pelo incremento da carga parasitária, foram realizadas contagens diferenciais nas mesmas porções do intestino do inseto vetor. Cinco dias após a infecção foi observado aumento significativo de formas tripomastigotas e diminuição de formas epimastigotas in vivo. Em conjunto, estes dados sugerem que, assim como a concentração de nutrientes e o pH, o status redox também pode influenciar a biologia do T. cruzi no interior do inseto vetor. Neste cenário, moléculas oxidantes agiriam a favor da proliferação, e em contraste, antioxidantes parecem favorecer a metaciclogênese. / Trypanosoma cruzi epimastigotes proliferate and differentiate inside different compartments of the triatomines gut. These environments are antagonic in terms of nutrient content, pH and redox status. All these factors represent a challenge to the protozoan due to the presence of molecules and factors which are able to induce different signals to the parasite. Thus, we tested the influence of abundant metabolism products of the vector, with distinct redox status, in the proliferation and metacyclogenesis in vitro and in vivo. These molecules are heme and hemozoin, both byproducts of hemoglobin digestion, and urate, present in the urine of insects. Heme is a ubiquitous molecule present in all living organisms. Our group studied its role in T. cruzi growth in vitro, showing that this signal is governed by the redox-sensitive enzyme CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Indeed, it seems to rely on a redox signaling pathway in which heme, but not its analogs, induces ROS formation, thus modulating CaMKII activity (Nogueira et al., 2011). Although it induces ROS in epimastigotes, the heme molecule had no deleterious effect upon the parasites ultrastructure, suggesting an adaptation to oxidative environments. In addition, FCCP inhibited mitochondrial ROS formation, then decreasing the parasite proliferation. On the other hand, AA drastically increased mitochondrial ROS production leading to cell death. These results corroborate the hypothesis of redox regulation of epimastigotes proliferation. Hemozoin (β- hematin) formation is an elegant strategy to minimize the toxic effect of heme in hematophagous insects. However, β-hematin had no influence upon the proliferation or metacyclogenesis in vitro. Also, urate, GSH and NAC impaired epimastigote proliferation. These effects were partially reversed when the antioxidants were incubated along with heme. During metacyclogenesis in vitro, NAC and urate induced a significant increment of trypomastigotes and decreased the percentage of epimastigotes. Heme and β-hematin presented the opposite effect diminishing the percentage of trypomastigotes and increasing the percentage of epimastigotes. To confirm the influence of the redox status in the parasite biology in vivo, we quantified the parasite loads in the anterior and posterior midguts and in the rectum of the triatomine vector fed with or without NAC and urate by qPCR. The treatment with the antioxidants increased the parasite loads in all midgut sections analyzed. Afterwards, in order to distinguish the evolutive forms responsible for the increment of parasite loads, we performed differential counting of the midgut sections. Five days post infection we observed an increment of trypomastigotes and a decrease of epimastigote forms in vivo. Taken together, these data suggests that, as well as nutrient content and pH, the redox status may also influence T. cruzi biology in the vector. In this scenario, oxidants act to turn on proliferation and in contrast, antioxidants seem to switch the cycle towards metacyclogenesis.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi proliferam e se diferenciam no interior de diferentes compartimentos do trato digestivo dos triatomíneos. Esses ambientes antagônicos, no que diz respeito à concentração de nutrientes, pH e status redox, constituem um desafio para o protozoário por conterem moléculas e fatores capazes de deflagrar diferentes sinalizações e respostas no parasito. Por isso, testamos a influência de produtos abundantes do metabolismo do vetor e de status redox distintos, frente aos processos de proliferação e diferenciação in vivo e in vitro. Como exemplo temos o heme e a hemozoína, subprodutos da digestão da hemoglobina, e o urato, rico na urina dos insetos. O heme é uma importante molécula em todos os seres vivos. Nosso grupo mostrou seu papel na proliferação in vitro de T. cruzi e que esse sinal é governado pela enzima redox-sensível CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Esse efeito parece depender de uma sinalização redox, onde o heme e não seus análigos induz a formação de EROs, modulando a atividade da CaMKII (Nogueira et al, 2011). Apesar de gerar espécies reativas de oxigênio (EROs) em formas epimastigotas, o heme não alterou a ultraestrutura desses parasitos mostrando uma adaptação a ambientes oxidantes. Além disso, a adição de FCCP inibiu a formação de EROs mitocondrial, diminuindo a proliferação dos parasitos. Em contrapartida, a AA aumentou drasticamente a produção de EROs mitocondrial levando à morte dos epimastigotas. Estes resultados confirmam a hipótese de regulação redox do crescimento de epimastigotas. A formação de β- hematina (hemozoína) constitui uma elegante estratégia para minimizar o efeito tóxico do heme nos insetos hematófagos. Contudo, a β-hematina não influenciou a proliferação ou a metaciclogênese in vitro. Já o urato, e outros antioxidantes clássicos como o GSH e o NAC prejudicaram a proliferação in vitro de epimastigotas. Estes efeitos foram parcialmente revertidos quando os antioxidantes foram incubados juntamente com o heme. Durante a metaciclogênese in vitro, o NAC e o urato induziram um aumento significativo das formas tripomastigotas e levaram a diminuição da porcentagem de formas epimastigotas. Em contrapartida, o heme e a β-hematina apresentaram o efeito oposto, diminuindo a porcentagem de formas tripomastigotas e aumentando a de epimastigotas. No intuito de confirmar a influencia do status redox na biologia do parasito in vivo, nós quantificamos a carga parasitária nas porções anterior e posterior e no reto do triatomíneo alimentado na presença ou na ausência de NAC e urato por qPCR. O tratamento com os antioxidantes aumentou a carga parasitária em todas as partes do intestino analisadas. Posteriormente, para diferenciar as formas evolutivas responsáveis pelo incremento da carga parasitária, foram realizadas contagens diferenciais nas mesmas porções do intestino do inseto vetor. Cinco dias após a infecção foi observado aumento significativo de formas tripomastigotas e diminuição de formas epimastigotas in vivo. Em conjunto, estes dados sugerem que, assim como a concentração de nutrientes e o pH, o status redox também pode influenciar a biologia do T. cruzi no interior do inseto vetor. Neste cenário, moléculas oxidantes agiriam a favor da proliferação, e em contraste, antioxidantes parecem favorecer a metaciclogênese. / Trypanosoma cruzi epimastigotes proliferate and differentiate inside different compartments of the triatomines gut. These environments are antagonic in terms of nutrient content, pH and redox status. All these factors represent a challenge to the protozoan due to the presence of molecules and factors which are able to induce different signals to the parasite. Thus, we tested the influence of abundant metabolism products of the vector, with distinct redox status, in the proliferation and metacyclogenesis in vitro and in vivo. These molecules are heme and hemozoin, both byproducts of hemoglobin digestion, and urate, present in the urine of insects. Heme is a ubiquitous molecule present in all living organisms. Our group studied its role in T. cruzi growth in vitro, showing that this signal is governed by the redox-sensitive enzyme CaMKII (Lara et al., 2007; Souza et al., 2009). Indeed, it seems to rely on a redox signaling pathway in which heme, but not its analogs, induces ROS formation, thus modulating CaMKII activity (Nogueira et al., 2011). Although it induces ROS in epimastigotes, the heme molecule had no deleterious effect upon the parasites ultrastructure, suggesting an adaptation to oxidative environments. In addition, FCCP inhibited mitochondrial ROS formation, then decreasing the parasite proliferation. On the other hand, AA drastically increased mitochondrial ROS production leading to cell death. These results corroborate the hypothesis of redox regulation of epimastigotes proliferation. Hemozoin (β- hematin) formation is an elegant strategy to minimize the toxic effect of heme in hematophagous insects. However, β-hematin had no influence upon the proliferation or metacyclogenesis in vitro. Also, urate, GSH and NAC impaired epimastigote proliferation. These effects were partially reversed when the antioxidants were incubated along with heme. During metacyclogenesis in vitro, NAC and urate induced a significant increment of trypomastigotes and decreased the percentage of epimastigotes. Heme and β-hematin presented the opposite effect diminishing the percentage of trypomastigotes and increasing the percentage of epimastigotes. To confirm the influence of the redox status in the parasite biology in vivo, we quantified the parasite loads in the anterior and posterior midguts and in the rectum of the triatomine vector fed with or without NAC and urate by qPCR. The treatment with the antioxidants increased the parasite loads in all midgut sections analyzed. Afterwards, in order to distinguish the evolutive forms responsible for the increment of parasite loads, we performed differential counting of the midgut sections. Five days post infection we observed an increment of trypomastigotes and a decrease of epimastigote forms in vivo. Taken together, these data suggests that, as well as nutrient content and pH, the redox status may also influence T. cruzi biology in the vector. In this scenario, oxidants act to turn on proliferation and in contrast, antioxidants seem to switch the cycle towards metacyclogenesis.

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(L.) amazonensis: MAB6 and PH8) were cultured in Grace´s insect medium and the amount of metacyclic forms was evaluated by using morphometry, Bauhinia purpurea lectin (BPL, to L. (Viannia) braziliensis) or 3A1-La antibody (to L. (L.) amazonensis) negative selection, flow cytometry and Complement-resistance test after 2, 6 and 10 days of culture. Human monocyte-derived macrophages from healthy donors, activated or not with interferon gamma (IFN) and lipopolysaccharide (LPS), were infected with parasites from different days of culture or with selected metacyclic forms with BPL/3A1-La (1:1 parasite: macrophage) for 24 or 72 h. Growth patterns were similar among the isolates. Stationary-phase promastigotes (6, 10 days) showed morphological changes such as a reduction of the cell body and an increase in the flagellum length, in comparison to the parasites of the 2nd day. Leishmania. (L.) amazonensis promastigotes of the 6th and 10th day of culture presented higher length of the cell body and flagellum than L. (Viannia) braziliensis isolates. In stationary phase there was a significant increase in the percentage of metacyclic forms detected by the four techniques used (M2903: 71-86%; IMG3: 41-85%; PPS6m: 39-76%; PH8: 38-69% e MAB6: 47-84%; 6th day, medians of the techniques used). Despite the four techniques demonstrated similar metacyclogenesis profiles for all isolates evaluated, metacyclic forms densities varied with the technique and the day of culture. The BLP/3A1-La selection consistently identified the highest frequencies of metacyclic forms for all isolates (6th day) among the four techniques. Metacyclogenesis of the isolates was confirmed in in vitro macrophage infection assays which showed a significant increase of the index of infection with parasites of the 6th and 10th day compared to those of the 2nd day (24 or 72 h). No significant differences in capability to infect macrophages were detected between unfractionated or 6th day-selected metacyclic forms. The isolates showed different profiles of susceptibility to macrophage microbicidal mechanisms. The M2903 and PH8 strains were the most susceptible whereas MAB6 isolate was the most resistant among the isolates. As high amounts of metacyclic forms were present in all isolate cultures, considering BPL/3A1-La selection, the results suggest that resistance/susceptibility to macrophage control mechanisms is an intrinsic characteristic of the isolates. To evaluate the metacyclogenesis of clinical isolates together with the ability of parasites to infect human macrophages sets the conditions for obtaining efficient parasites to establish a successful infection what is critical for the evaluation of the pathogenesis and natural immune response in leishmaniasis. / A Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA), causada por protozoários Leishmania, acomete a pele e/ou as mucosas nasal e orofaríngea. Durante o ciclo de transmissão, as formas promastigotas procíclicas crescem no intestino do inseto vetor e diferenciam-se em formas promastigotas metacíclicas infectantes, por um processo chamado de metaciclogênese, que também ocorre em culturas axênicas in vitro. O objetivo deste estudo foi avaliar a metaciclogênese in vitro de isolados L. (Viannia) braziliensis e L. (L.) amazonensis, provenientes de pacientes com diferentes formas clínicas de LTA, usando diferentes metodologias, e a capacidade destes isolados em infectar macrófagos humanos. As curvas de crescimento (L. (V.) braziliensis: IMG3, PPS6m, M2903 e L. (L.) amazonensis: MAB6 e PH8) foram realizadas em meio Grace e após 2, 6 e 10 dias de cultivo, a quantidade de formas metacíclicas foi avaliada por meio de morfometria, ensaio de seleção com a lectina de Bauhinia purpurea (BPL, para L. (V.) braziliensis) ou anticorpo 3A1-La (para L. (L.) amazonensis), citometria de fluxo e ensaio de resistência ao Complemento. Macrófagos humanos derivados de monócitos de doadores sadios, ativados ou não com interferon gama (IFN e lipopolissacarídeo (LPS), foram infectados com os parasitos de diferentes dias de cultivo ou formas metacíclicas selecionadas com BPL/3A1-La (1:1, parasito:macrófago) por 24 ou 72 h. Os perfis das curvas de crescimento in vitro foram similares para todos os isolados. Parasitos da fase estacionária do crescimento (6, 10 dias) apresentaram alterações morfológicas, como a diminuição do tamanho do corpo celular e um aumento do comprimento do flagelo, em relação aos parasitos do 2º dia. As formas promastigotas L. (L.) amazonensis do 6º e do 10º dia de cultura apresentaram maiores comprimentos do corpo celular e do flagelo do que os parasitos L. (V.) braziliensis. Na fase estacionária houve um aumento significante da porcentagem de formas metacíclicas detectadas pelas quatro técnicas (M2903: 71-86%; IMG3: 41-85%; PPS6m: 39-76%; PH8: 38-69% e MAB6: 47-84%; 6º dia, valores min e max). Apesar das quatro técnicas mostrarem um similar perfil de metaciclogênese para todos os isolados avaliados, as densidades de formas metacíclicas variaram conforme a técnica utilizada, dependendo do dia de cultura. A técnica de seleção com BPL/3A1-La foi a que detectou maiores frequências de formas metacíclicas para todos os isolados no 6o dia. A metaciclogênese dos isolados foi confirmada nos ensaios de infecção in vitro dos macrófagos, mostrando um aumento significante no índice de infecção com parasitos do 6º e 10º dia em relação àqueles de 2o dia (24 ou 72 h). Não foram atestadas diferenças entre os índices de infecção de macrófagos incubados com parasitos totais ou formas metacíclicas selecionadas do 6º dia. Os isolados mostraram diferentes perfis de suscetibilidade aos mecanismos microbicidas dos macrófagos. As cepas M2903 e PH8 foram mais suscetíveis, enquanto o isolado MAB6, mais resistente. Como as quantidades de formas metacíclicas nas culturas, considerando a técnica de seleção BPL/3A1-La, foram elevadas para todos os isolados, os resultados sugerem que a resistência/suscetibilidade aos mecanismos de controle dos macrófagos seja uma característica intrínseca do isolado. Avaliar a metaciclogênese de isolados clínicos, simultaneamente à capacidade dos parasitos em infectar macrófagos humanos, define as condições necessárias para a obtenção de parasitos eficientes em estabelecer uma infecção, para uma adequada avaliação da patogenia e da resposta imune natural na leishmaniose.

Master of Science / Department of Biochemistry / Rachel Zufferey / Glycerolipids are the most abundant lipids and are important constituents of various virulence factors in the protozoan parasite Leishmania. The dihydroxyacetone phosphate acyltransferase LmDAT catalyzes the first step of the ether, and possibly ester glycerolipid biosynthetic pathway. A L. major null mutant of LmDAT grew slowly, died rapidly during the stationary phase of growth, and more importantly, was attenuated in virulence in mice. The goal of this study was to determine the molecular basis responsible for the attenuated virulence. Western blot analysis revealed that the ∆lmdat/∆lmdat null mutant synthesized altered versions of the virulence factor lipophosphoglycans that were not released in the media, suggesting that its lipid anchor structure was altered. The ∆lmdat/∆lmdat strain differentiated into virulent metacyclics, but with lower efficiency compared to the wild type. Using the autophagosomal marker ATG8-GFP, the ∆lmdat/∆lmdat line produced twice as many autophagosomes as the wild type, suggesting that it is either defective in degradation of autophagosomes or that autophagy is simply induced. In conclusion, the attenuated virulence of ∆lmdat/∆lmdat may be explained by i) its inability to synthesize and release normal forms of lipophosphoglycan, ii) its inability to fully differentiate into virulent metacyclics, and iii) altered autophagy.

Leishmaniasis is an infectious disease caused by protozoa of the genus Leishmania (Kinetoplastida: Trypanosomatidae) which are transmitted by phlebotomine sand flies (Diptera: Phlebotominae). For the dixenous life cycle, leishmania parasites are equipped with enzymes that facilitate survival in both insect vectors and mammalian hosts. Gene for the enzyme catalase which protects cells from reactive oxygen species by the elimination of H2O2 and is present in related monoxenous trypanosomatids is, however, missing in Leishmania genome. Chitinase can be involved in the interaction of leishmania parasites with chitin-containing structures in sand flies (peritrophic matrix, stomodeal valve). The expression of the enzyme in amastigotes suggests its significant function also in the mammalian host. I tested the role of these enzymes in the life cycle of leishmania by direct comparison of L. mexicana mutants (i) with inserted catalase gene and (ii) with deleted chitinase gene with control groups. I conducted experimental infections of Lu. longipalpis including transmission of leishmania to the hosts by bite, tested the survival of leishmania in macrophages and performed experimental infections of BALB/c mice followed by xenodiagnoses. The experiments confirmed that the presence of catalase in leishmania does...

A doença de Chagas é uma doença negligenciada com aproximadamente 8 milhões de pessoas cronicamente infectadas e mais de 40 milhões sob risco de infecção. Atualmente as poucas drogas disponíveis para o tratamento da doença são limitadas em relação à eficácia e tolerância, o que evidencia a necessidade de novos alvos terapêuticos visando o desenvolvimento de drogas eficazes para o tratamento da doença. Estudos têm descrito a importância dos aminoácidos no ciclo de vida do T. cruzi, que além de atuarem na síntese proteica e no metabolismo energético, estão relacionados a diferentes funções no parasito. Apesar de estudos anteriores indicarem os aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA - leucina, isoleucina e valina) como integrantes do metabolismo em T. cruzi é curioso o fato de ainda haver poucos estudos na literatura sobre a identificação de funções relevantes dos BCAA para a biologia do parasita, bem como associados a outros aminoácidos do T. cruzi. Esse projeto teve o propósito de: (1) Avaliar o papel biológico que os BCAA tem ao longo do ciclo de vida do parasita, com especial enfase nos processos de diferenciação, (2) Avaliar o transporte dos BCAA em T. cruzi. (2) Caracterizar cinéticamente se as enzimas transaminases tirosina aminotransferase TAT e aspartato aminotransferase ASAT catalisam a reação de desaminação/aminação dos derivados de BCAA. (3) Avaliar o papel funcional do complexo enzimático desidrogenase de alfa-cetoácidos ramificados BCAKDH. (4) Estudar a localização intracelular do complexo enzimático nas formas do parasita. (5) Avaliar os o potencial terapêutico. (6) Investigar a funcionalidade do mesmo e as proteinas associadas ao complexo enzimático BCAKDH. / Chagas disease is a neglected disease with approximately 8 million people chronically infected and more than 40 million at risk of infection. Currently the few drugs available for the treatment of the disease are limited in relation to efficacy and tolerance, which highlights the need for new therapeutic targets aimed at the development of drugs effective for the treatment of the disease. Studies have described the importance of amino acids in the life cycle of T. cruzi, which in addition to acting on protein synthesis and energetic metabolism, are related to different functions in the parasite. Although previous studies indicate branched chain amino acids (BCAA - leucine, isoleucine and valine) as components of metabolism in T. cruzi, it is curious that there are still few studies in the literature on the identification of relevant BCAA functions for the biology of parasite, as well as associated with other T. cruzi amino acids. The purpose of this project was to: (1) Evaluate the biological role of BCAAs in the life cycle of the parasite, with special emphasis on differentiation processes; (2) Evaluate BCAA transport in T. cruzi. (2) Kinetically characterize whether the enzymes transaminases tyrosine aminotransferase TAT and aspartate aminotransferase ASAT catalyze the deamination / amination reaction of the BCAA derivatives. (3) To evaluate the functional role of the enzymatic complex dehydrogenase of branched alpha-ketoacids BCAKDH. (4) To study the intracellular localization of the enzymatic complex in the forms of the parasite. (5) Evaluate the therapeutic potential. (6) Investigate the functionality of the proteins associated with the enzymatic complex BCAKDH.

O gênero Leishmania apresenta espécies capazes de desenvolver doenças de grande importância para a saúde pública, as leishmanioses, que apresentam prevalência mundial de 12 milhões de pessoas. Quando os parasitos entram em contato com o hospedeiro humano passam por um processo de metaciclogênese adquirindo capacidade de interagir com os macrófagos. Inúmeras atividades biológicas são desencadeadas pela ativação de sistemas de transdução de sinais, onde as proteínas cinases e fosfatases desempenham papel fundamental. A proteína cinase CK2 parece estar presente em todas as células eucarióticas (núcleo, citoplasma e superfície). É caracterizada como enzima serina/treonina cinase, embora também seja capaz de fosforilar resíduos de tirosina em suas proteínas-alvo. No presente trabalho, demonstramos que o principal inibidor da CK2, TBB, foi capaz de inibir o crescimento de formas promastigotas de L. donovani e mostrou um mecanismo de ação irreversível, entretanto não foi capaz de induzir apoptose nas formas promastigotas de L. donovani. O pré-tratamento dos parasitos e macrófagos, assim como a adição do TBB durante o processo de infecção induziram uma redução significativa no número de amastigotas por macrófagos possivelmente pelo mecanismo de morte celular programada demosntrada pela técnica do TUNEL. O tratamento de macrófagos com TBB não induziram o aumento de óxido nítrico. Ensaios de imunofluorescência demonstraram a presença de CK2α em promastigotas. Macrófagos não infectados demonstraram pouca marcação para CK2α. Após a interação, a enzima mostrou-se distribuída preferencialmente na periferia dos macrófagos. Os dados do trabalho sugerem que a CK2 é uma importante enzima para a atividade biológica da Leishmania donovani, tendo seu estudo importante relevância para a descoberta de novos alvos terapêuticos. / The genus Leishmania contains multiple species that are responsible for a group of diseases, leishmaniasis. Current estimates suggest that 12 million people are infected. When parasites enter a human host, they undergo metacyclogenesis and acquire the ability to interact with macrophages. This interaction activites signal transduction pathways inducing numerous biological activities, including protein kinase CK2. CK2 has been observed in all eukaryotic cells residing in the nucleus, the cytoplasm and on the cell surface. It appears to have an essential function and recognizes serine/threonine or tyrosine residues in target proteins for phosphorylation. In the present study, we demonstrate that the treatment of L. donovani promastigotes with TBB resulted in inhibition of cell growth and showed an irreversible mechanism of action, however was not able to induce apoptosis in L. donovani promastigotes. The pre-treatment of promastigotes and macrophages, as well as the addition of TBB during infection induced a significant reduction in the number of amastigotes per macrophages, possibly via the mechanism of programmed cell death showed by TUNEL technique. Treatment of macrophages with TBB did not induce the increase of nitric oxide. Immunofluorescence assays demonstrated the presence of CK2α distributed throughout the surface the promastigotes. Uninfected macrophages showed little to no CK2α. After initiating the interaction of parasites with macrophages, CK2α was observed distributed preferentially in the nucleus of macrophages. Job data suggest that CK2 is an important enzyme for the biological activity of Leishmania donovani, and its study important relevance to the discovery of new therapeutic targets.

O gênero Leishmania apresenta espécies capazes de desenvolver doenças de grande importância para a saúde pública, as leishmanioses, que apresentam prevalência mundial de 12 milhões de pessoas. Quando os parasitos entram em contato com o hospedeiro humano passam por um processo de metaciclogênese adquirindo capacidade de interagir com os macrófagos. Inúmeras atividades biológicas são desencadeadas pela ativação de sistemas de transdução de sinais, onde as proteínas cinases e fosfatases desempenham papel fundamental. A proteína cinase CK2 parece estar presente em todas as células eucarióticas (núcleo, citoplasma e superfície). É caracterizada como enzima serina/treonina cinase, embora também seja capaz de fosforilar resíduos de tirosina em suas proteínas-alvo. No presente trabalho, demonstramos que o principal inibidor da CK2, TBB, foi capaz de inibir o crescimento de formas promastigotas de L. donovani e mostrou um mecanismo de ação irreversível, entretanto não foi capaz de induzir apoptose nas formas promastigotas de L. donovani. O pré-tratamento dos parasitos e macrófagos, assim como a adição do TBB durante o processo de infecção induziram uma redução significativa no número de amastigotas por macrófagos possivelmente pelo mecanismo de morte celular programada demosntrada pela técnica do TUNEL. O tratamento de macrófagos com TBB não induziram o aumento de óxido nítrico. Ensaios de imunofluorescência demonstraram a presença de CK2α em promastigotas. Macrófagos não infectados demonstraram pouca marcação para CK2α. Após a interação, a enzima mostrou-se distribuída preferencialmente na periferia dos macrófagos. Os dados do trabalho sugerem que a CK2 é uma importante enzima para a atividade biológica da Leishmania donovani, tendo seu estudo importante relevância para a descoberta de novos alvos terapêuticos. / The genus Leishmania contains multiple species that are responsible for a group of diseases, leishmaniasis. Current estimates suggest that 12 million people are infected. When parasites enter a human host, they undergo metacyclogenesis and acquire the ability to interact with macrophages. This interaction activites signal transduction pathways inducing numerous biological activities, including protein kinase CK2. CK2 has been observed in all eukaryotic cells residing in the nucleus, the cytoplasm and on the cell surface. It appears to have an essential function and recognizes serine/threonine or tyrosine residues in target proteins for phosphorylation. In the present study, we demonstrate that the treatment of L. donovani promastigotes with TBB resulted in inhibition of cell growth and showed an irreversible mechanism of action, however was not able to induce apoptosis in L. donovani promastigotes. The pre-treatment of promastigotes and macrophages, as well as the addition of TBB during infection induced a significant reduction in the number of amastigotes per macrophages, possibly via the mechanism of programmed cell death showed by TUNEL technique. Treatment of macrophages with TBB did not induce the increase of nitric oxide. Immunofluorescence assays demonstrated the presence of CK2α distributed throughout the surface the promastigotes. Uninfected macrophages showed little to no CK2α. After initiating the interaction of parasites with macrophages, CK2α was observed distributed preferentially in the nucleus of macrophages. Job data suggest that CK2 is an important enzyme for the biological activity of Leishmania donovani, and its study important relevance to the discovery of new therapeutic targets.