Mais de 25% das mortes em humanos são causadas por doenças infecciosas. Muitas dessas doenças são emergentes e de importância zoonótica. A leptospirose é considerada uma das mais importantes doenças zoonóticas emergentes. Sua distribuição global e seu potencial epidêmico constituem um problema de Saúde Pública. Estima-se que ocorram anualmente 1.03 milhão de casos e 58.900 mortes por leptospirose em todo o mundo, mas, em se tratando de uma doença negligenciada, a real prevalência da doença é subestimada. O Rattus norvegicus é o principal reservatório associado a epidemias urbanas. Leptospiras possuem a capacidade de aderir às células dos túbulos renais e interagem com muitos componentes da matriz extracelular do hospedeiro, o que facilita a invasão e colonização. Possuem também mecanismos de evasão ao sistema complemento do hospedeiro. A identificação destes mecanismos tem sido alvo de pesquisas desenvolvidas por vários grupos. Enolase e Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) pertencem à categoria de proteínas conhecidas como proteínas moonlighting. Estas englobam um grupo de proteínas multifuncionais. Enolases são metaloenzimas citossólicas que catalisam a conversão de 2-D-fosfo-glicerato em fosfoenolpiruvato. Apesar de não possuírem sequência clássica de ancoragem à membrana, são encontradas na superfície de uma variedade de células eucarióticas e procarióticas, tendo a capacidade de interagir com plasminogênio. GAPDH é uma enzima da via glicolítica responsável pela conversão de gliceraldeído 3-fosfato em D glicerato 1,3-bifosfato. Estudos recentes mostram que a GAPDH tem múltiplas funções independentes do seu papel no metabolismo de energia. Neste trabalho demonstrou-se que GAPDH de Leptospira está localizada na superfície da bactéria, e que tanto GAPDH como enolase interagem com plasminogênio, o qual é convertido em sua forma ativa, a plasmina, na presença do ativador exógeno uPA. A capacidade da plasmina gerada sobre a enolase de clivar substratos fisiológicos foi testada. A cadeia β do fibrinogênio foi totalmente degradada, e a molécula vitronectina parcialmente clivada em fragmentos de 61- 64 kDa. Ainda, mostrou-se que a enolase interage com os reguladores do complemento C4BP e FH. Ambos os reguladores permanecem funcionais, agindo como co-fatores de Fator I na degradação de C3b (FH) e C4b (C4BP). No que diz respeito à GAPDH, os dados claramente mostram que a plasmina ligada à GAPDH degrada as cadeias α e β do fibrinogênio, assim como a isoforma de 75 kDa da vitronectina, de forma tempodependente. Ainda, na presença de GAPDH, a plasmina degradou totalmente a cadeia α de C5, mas não degradou C3b. Por fim, resultados obtidos por Far Western Blot revelam que GAPDH interage com C1q, molécula-chave da via clássica do sistema complemento, e também com fibronectina plasmática, podendo, portanto, contribuir para a adesão da bactéria durante a colonização do hospedeiro. Em suma, no presente estudo caracterizamos duas novas proteínas moonlighting de Leptospira: enolase e GAPDH. A caracterização funcional destas proteínas, assim como a identificação das moléculas-alvo do hospedeiro com as quais essas proteínas são capazes de interagir, podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de invasão, disseminação e evasão imune utilizados por leptospiras patogênicas. / More than 25% of human deaths are caused by infectious diseases, among which a large number are emerging and of zoonotic importance. Leptospirosis is considered one of the most important emerging zoonotic diseases. Its global distribution and its epidemic potential constitute a Public Health problem. It is estimated that approximately 1,03 million cases and 58,900 deaths from leptospirosis occur annually worldwide, but as a neglected disease, its actual prevalence is underestimated. Rattus norvegicus is the main reservoir associated with urban epidemics. Leptospires have the capacity to adhere to renal tubule cells which facilitates invasion and colonization. They also have mechanisms to evade the host\'s complement system. The identification of these mechanisms has been the object of research developed by several groups. Enolase and Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) belong to the category of proteins known as moonlighting proteins. These encompass a group of multifunctional proteins. Enolases are cytosolic metalloenzymes that catalyze the conversion of 2-D-phosphoglycerate to phosphoenolpyruvate. Although they do not have a classic membrane anchor sequence, they are found on the surface of a variety of eukaryotic and prokaryotic cells, and have the capacity to interact with plasminogen. GAPDH is an enzyme of the glycolytic pathway responsible for the conversion of glyceraldehyde 3-phosphate to D-glyceryl 1,3-bisphosphate. Recent studies show that GAPDH has multiple functions independent of its role in energy metabolism. In this work we demonstrated that Leptospira GAPDH is located on the surface of the bacterium, and that both GAPDH and enolase interact with plasminogen, which is converted into its active form, plasmin, in the presence of the exogenous activator uPA. The capacity of plasmin-bound enolase to cleave physiological substrates was tested. The β-chain of fibrinogen was totally degraded, and vitronectin was partially cleaved into fragments of 61-64 kDa. Further, enolase interacts with the complement regulators C4BP and FH. Both regulators remain functional, acting as cofactors for Factor I on the degradation of C3b (FH) and C4b (C4BP). With regard to GAPDH, the date clearly show that plasmin bound to GAPDH degrades the α and β chains of fibrinogen as well as the 75-kDa isoform of vitronectin, in a time-dependent manner. Furthermore, in the presence of GAPDH, plasmin totally degraded C5 α-chain, but did not degrade C3b. Finally, our Far Western Blot data reveal that GAPDH interacts with C1q, a key molecule of the classical pathway of the complement system, and also interacts with plasma fibronectin, and may therefore contribute to bacterial adhesion during host colonization. Briefly, in the present study we characterized two novel moonlighting proteins of Leptospira: enolase and GAPDH. The functional characterization of these proteins, as well as the identification of the host target molecules with which these proteins are capable of interacting, may contribute to the understanding of the mechanisms of invasion, dissemination and immune evasion used by pathogenic leptospires.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-12122018-082352 |
| Date | 14 September 2018 |
| Creators | Souza, Matilde Costa Lima de |
| Contributors | Barbosa, Ângela Silva |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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