Identificación in silico, perfil de expresión y búsqueda de inhibidores de la familia de proteínas disulfuro isomerasa de Toxoplasma gondii

Abstract

Identificación in silico, perfil de expresión y búsqueda de inhibidores de la familia de proteínas disulfuro isomerasa de Toxoplasma gondii Con un tercio de la población mundial infectada por Toxoplasma gondii, las infecciones oportunistas causadas por este parásito son una causa frecuente de complicaciones clínicas en personas inmunocomprometidas. Actualmente los tratamientos se enfocan en infecciones agudas, pero no son efectivos contra las demás etapas del ciclo de vida del parásito. Para identificar nuevos blancos farmacológicos, se realizó una comparación de niveles de expresión génica de múltiples etapas durante del ciclo de vida del parásito y se identificaron ortólogos en las especies de coccidios, Neospora caninum, Sarcocystis neurona, Hammondia hammondi y Eimeria tenella. Se identificaron 23 proteínas en el transcriptoma de T. gondii ME49, 23 con sintenia en N. caninum, S. neurona, H. hammondi y 3 en E. tenella. Estas proteínas contienen al menos un dominio de tiorredoxina, que es característico de la familia de proteínas disulfuro isomerasa (PDI), con frecuencias variables de dominios de tiorredoxina y diferentes arquitecturas que se comparten entre estos parásitos. Se describen los perfiles de expresión de proteínas estadio especifico durante los estadios taquizoito, bradizoito y de ooquistes y los de proteínas multi-estadio. Se propone a la proteína codificada por la secuencia genómica TGME49_211680 como un blanco farmacológico dado que tiene expresión multi-estadio y es la proteína con más expresión en las cepas arquetípicas durante la infección tanto de células humanas como de ratones en estadios crónicos y agudos y por tener evidencia de ser esencial para el estadio taquizoito. Encontramos en ensayos de invasión en fibroblastos de prepucio humano con bacitracina, un inhibidor conocido para proteínas PDI, reducción de los porcentajes de invasión de los taquizoitos. Estos resultados sugieren que la familia PDI tiene un papel en la invasión de taquizoitos y podría ser un blanco para nuevas intervenciones terapéuticas. Además, debido a la alta conservación de las 3 secuencias de esta familia de proteínas entre los coccidios, la familia PDI podría ser un blanco farmacológico importante para estos parásitos.

In silico Identification and Expression Profiling of the Protein Disulfide Isomerase Gene Family in Toxoplasma gondii With one third of the world’s population infected by Toxoplasma gondii, opportunistic infections caused by this parasite are a frequent cause of clinical complications in immunocompromised individuals. Current treatments are focused on acute infections, but they are not effective against the many stages of the parasite’s life cycle. To identify new pharmacological targets, we perform a comparison of multistage gene expression levels over the life cycle of the parasite by using in silico approaches. Comparison with other coccidian species, Neospora caninum, Sarcocystis neurona, Hammondia hammondi and Eimeria tenella revealed that the protein disulfide isomerase (PDI) family might be an important target for these parasites. We used a combination of approaches to evaluate PDIs as a viable target for pharmaceutical intervention. We identified 20 proteins in the proteome of T. gondii ME49, 20 with synteny in N. caninum, S. neurona, H. hammondi and 3 in E. tenella. The same domain architecture is shared among these parasites. These proteins contain at least one thioredoxin domain, as this is characteristic of the PDI family, with variable numbers of thioredoxin domains in different architectures and combinations. We identified proteins in the T. gondii life cycle that are expressed only during specific stages (tachyzoite and cat enteroepithelial stages). We found that the protein TGME49_211680 has a multistage expression and it is the most expressed in archetypal strains during infection of human cells as well as during mice infection in chronic and acute stages. Invasion assays in human foreskin fibroblast cells with bacitracin, a known inhibitor for PDI proteins, showed reduced invasion percentages by tachyzoites. These results suggest that the PDI family has a role in tachyzoite invasion and could be a target for new therapeutic interventions. Furthermore, due to the high sequence conservation between coccidians, PDIs could also be a target against other coccidia.