Caracterización funcional de glutatión S-transferasas de Trypansoma cruzi. Estudios del rol bioquímico en la biosíntesis de prostaglandinas en el parásito.

Abstract

Los eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos, prostaciclinas, leucotrienos y lipoxinas) constituyen una categoría de lípidos oxigenados derivados del ácido araquidónico y otros ácidos grasos poliinsaturados. Actúan como señalizadores bioactivos de acción local, regulando procesos homeostáticos e inflamatorios asociados a diversas enfermedades. Las prostaglandinas (PGs) desempeñan funciones homeostáticas y participan en mecanismos de defensa, como la respuesta inflamatoria, donde están vinculadas a procesos patogénicos. Las glutatión S-transferasas (GST) son una familia de enzimas que catalizan la conjugación de moléculas electrofílicas con glutatión reducido (GSH). En este sentido, las GSTs no sólo participan en vías biosintéticas de diferentes metabolitos, sino que también juegan un papel crucial al neutralizar grupos altamente reactivos y citotóxicos presentes tanto en endo- como xenobióticos. En células eucariotas, la familia GST consta de tres superfamilias: proteínas citosólicas, mitocondriales y microsomales (conocidas como MAPEG, membrane associated proteins with functions in eicosanoid and glutathione metabolism). Algunos miembros del grupo MAPEG se han identificado como enzimas responsables de la biosíntesis de mediadores inmunes, como leucotrienos o prostaglandinas (puntualmente PGE2). Trypanosoma cruzi es es el agente etiológico de la enfermedad de Chagas, siendo un parásito intracelular con un ciclo de vida complejo, siendo capaz de diferenciarse y sufrir importantes modificaciones morfogenéticas que le permiten sobrellevar las diferentes condiciones ambientales a la que se enfrenta durante su ciclo de vida. Se ha demostrado la síntesis de PGs en organismos kinetoplastidos patógenos de mamíferos, como T. brucei, T. cruzi, Leishmania y kinetoplastidos no patógenos de mamíferos, como Crithidia fasciculata. En base a los antecedentes descriptos arriba, surge una pregunta ¿cuál es el sentido fisiológico que un patógeno biosintetice eicosanoides? La producción de eicosanoides, y puntualmente PGs, por parte de los parásitos sugiere que estos compuestos poseen un papel importante en el desarrollo de la patogénesis, desde el establecimiento de la infección hasta la modulación de la respuesta inmune. Hasta el momento, no se han identificado enzimas específicas responsables de la producción de PGE2 en tripanosomátidos, ni se ha esclarecido la eventual contribución de la PGE2 producida por estos parásitos a su propia fisiología y/o al proceso patofisiológico durante la infección. En vista de estos antecedentes, nuestra presente propuesta se enfoca en la caracterización funcional de dos isoformas de GSTs de tipo MAPEG de T. cruzi y su posible vínculo con la potencial biosíntesis de PGs en el parásito. Dado que la información sobre la funcionalidad de este tipo de proteínas en los tripanosomatidos es escasa, consideramos que la propuesta presentada en este proyecto puede ser de relevancia para la comprensión de procesos regulatorios ligados a la síntesis de PGs por este tipo de proteína en este organismo patógeno. La integración de los resultados que se obtengan en este proyecto permitirá describir nuevas características metabólicas presentes en T. cruzi, lo que contribuirá a un mayor conocimiento de la biología y bioquímica de este parásito.

Eicosanoids (prostaglandins, thromboxanes, prostacyclins, leukotrienes and lipoxins) constitute a category of oxygenated lipids derived from arachidonic acid and other polyunsaturated fatty acids. These compounds act as signaling molecules, regulating homeostatic and inflammatory processes associated with various diseases. Prostaglandins (PGs) perform homeostatic functions and participate in defense mechanisms, such as the inflammatory response. Glutathione S-transferases (GST) are a family of enzymes that catalyze the conjugation of electrophilic molecules with reduced glutathione (GSH). In this sense, GSTs participate in biosynthetic pathways of different metabolites, as well as, in the neutralizing highly reactive and cytotoxic groups present in both endo- and xenobiotics. In eukaryotic cells, the GST family consists of three superfamilies: cytosolic, mitochondrial and microsomal proteins (known as MAPEG, membrane associated proteins with functions in eicosanoid and glutathione metabolism). Some members of the MAPEG group have been identified as enzymes responsible for the biosynthesis of immune mediators, such as leukotrienes or prostaglandins (specifically PGE2). Trypanosoma cruzi is the etiological agent of Chagas disease, being an intracellular parasite with a complex life cycle, being able to differentiate and undergo important morphogenetic modifications. The synthesis of PGs has been demonstrated in pathogenic mammalian kinetoplastid organisms, such as T. brucei, T. cruzi, Leishmania and non-pathogenic mammalian kinetoplastids, such as Crithidia fasciculata. Based on the background, what is the physiological role of eicosanoid biosynthesis in a pathogen? The production of eicosanoids, and specifically PGs, by parasites suggests that these compounds play an important role in the development of pathogenesis, from the establishment of infection to the modulation of the immune response. To date, specific enzymes responsible for the production of PGE2 in trypanosomatids have not been identified, nor has the possible contribution of PGE2 produced by these parasites to their own physiology and/or to the pathophysiological process during infection been clarified. In view of this, our present proposal focuses on the functional characterization of two isoforms of MAPEG-type GSTs from T. cruzi and their possible link with the potential biosynthesis of PGs in the parasite. To date, the information on the functionality of this type of proteins in trypanosomatids is scarce. We consider that the proposal presented in this project may be relevant for the understanding of regulatory processes linked to the synthesis of PGs by GST-enzymes in this pathogen. The integration of the results obtained in this project will allow us to describe new metabolic characteristics present in T. cruzi, which will contribute to increase the knowledge of the biology and biochemistry of this parasite.