Caracterización del metabolismo antioxidante y de reparación del daño oxidativo en Leptospira spp. Estudio de la relevancia de la homeostasis redox en la viabilidad de las bacterias

Abstract

Esta tesis se centra en el estudio de componentes antioxidantes que le permiten a Leptospira interrogans evadir el estrés generado durante el proceso infectivo, así como también la implicancia de los mismos en mecanismos regulatorios y de señalización celular. En primer lugar, se presenta una caracterización cinética y estructural de la catalasa (enzima del periplasma) y el sistema tiorredoxina (enzimas citosólicas). Estas enzimas contribuyen a la detoxificación in vivo de peróxido de hidrógeno y tert-butil hidroperóxido y por lo tanto juegan un papel clave en la virulencia. Además, se describe una interacción de estas proteínas con otros componentes de la bioquímica redox de la bacteria, tales como la metionina sulfóxido reductasa (Msr). Las dos isoformas de MsrA y la MsrB presentes en L. interrogans, mostraron capacidad de reducir a metionina, el isómero S y el R de MetSO, respectivamente. La localización periplasmática de la MsrB podría contribuir a reversión parcial de la inactivación oxidativa de la catalasa. Se evidenció la presencia de glutatión en esta bacteria y se comenzó la caracterización cinética de la gamma-glutamil cisteína sintasa, la primera enzima implicada en la síntesis de este tiol de baja masa molecular. Finalmente, se caracterizan funcionalmente dos glutarredoxinas (Grx) presentes en la bacteria: una monotiólica, y una ditiólica. La Grx ditiólica fue capaz de ceder electrones a las Msrs, mientras que la monotiólica fue capaz de unir centros hierro-azufre. Ambas proteínas se asociaron con procesos de-glutationilación y trans glutationilación de otras proteínas. Los resultados aquí presentados aportan al conocimiento sobre la biología redox en esta bacteria.

This thesis focuses on the study of antioxidant components that allow Leptospira interrogans to avoid the stress generated during the infective process, as well as the implication of them in regulatory mechanisms and cellular signaling. Firstly, a kinetic and structural characterization of the catalase (periplasm enzyme) and the thioredoxin system (cytosolic enzymes) are presented. These enzymes contribute to the in vivo detoxification of hydrogen peroxide and tert-butyl hydroperoxide and thus play a key role in virulence. In addition, an interaction of these proteins with other components of the bacterial redox biochemistry, such as methionine sulfoxide reductase (Msr), is described. The two MsrA and MsrB isoforms present in L. interrogans, showed ability to reduce to methionine, the S-isomer and R of MetSO, respectively. The periplasmic localization of MsrB could contribute to partial reversal of oxidative inactivation of catalase. The presence of glutathione was evidenced in this bacterium and the kinetic characterization of gamma-glutamyl cysteine synthase, the first enzyme involved in the synthesis of this low molecular mass thiol, was started. Finally, two glutaredoxins (Grx) are present in the bacterium: a monothiol and a dithiol Grx. The dithiol Grx was able to give electrons to the Msrs, whereas the monothiol Grx was able to join iron-sulfur centers. Both proteins were associated with processes of de-glutathionylation and trans-glutathionylation of other proteins. The results presented here contribute to the knowledge about redox biology in this bacterium.