O papel biológico de aminoácidos e seus metabólitos derivados em Trypanosoma cruzi

• Processo: 16/06034-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Parasitologia - Protozoologia de Parasitos
• Pesquisador responsável: Ariel Mariano Silber
• Beneficiário: Ariel Mariano Silber
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Aníbal Eugênio Vercesi ; Claudio Alejandro Pereira ; Cristina Nowicki ; Frederique Bringaud ; Igor Correia de Almeida ; Julia Pinheiro Chagas da Cunha ; María Belén Cassera ; Maria Carolina Quartim Barbosa Elias Sabbaga ; Mauro Javier Cortez Véliz ; Michael Barrett ; Michael Duszenko ; Paul Michels ; Roberto Docampo
• Auxílio(s) vinculado(s): 19/17695-8 - Análise de controle metabólico na oxidação e biossíntese de prolina em Trypanosoma cruzi, AV.EXT; 18/14799-4 - Desenvolvimento de plataformas para o estudo de proteínas de trans-membrana para aplicações em medicina, agricultura e biotecnologia, AP.R SPRINT; 18/09634-6 - Obtenção e avaliação da funcionalidade do complexo v (F1FO-H+/ATPase) mitocondrial de Trypanosoma cruzi, AV.EXT; 17/16553-0 - O papel das isoformas mitocondrial e glicossomal da fumarato redutase na bioenergética de Trypanosoma cruzi, AV.EXT; 17/16554-6 - O papel das isoformas mitocondrial e glicossomal da fumarato redutase na bioenergética de Trypanosoma cruzi, AV.EXT
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/16569-6 - Compreendendo a via de degradação de His de T. cruzi utilizando biologia sintética, BP.DD; 19/26106-6 - A relevância da regulação do complexo enzimático alfa-cetoácido desidrogenase de cadeia ramificada (BCKDH) na Biologia Celular e bioenergética de Trypanosoma cruzi, BP.PD; 20/04482-3 - Análise de controle metabólico da oxidação e biosíntese de prolina em Trypanosoma cruzi, BP.DD; + mais bolsas vinculadas 19/13477-6 - Papel biológico da via de degradação de His em tripanossomatídeos, BP.IC; 19/09832-5 - Caracterização e função biológica das asparagina sintetases de Trypanosoma cruzi, BP.DD; 19/01227-5 - O papel biológico das enzimas intermediárias do catabolismo de aminoácidos ramificados em Trypanosoma cruzi., BP.PD; 18/12660-9 - A conexão metabólica entre metionina e cisteína: um aspecto relevante do metabolismo de enxofre em Trypanosoma cruzi, BP.DD; 17/14334-9 - IMPORTÂNCIA DAS ENZIMAS ISOVALERIL-COA DESHIDROGENASE (1.3.8.4) E ENOIL-COA HIDRATASE (4.2.1.17) NO METABOLISMO DE LEUCINA Trypanosoma cruzi, BP.DR; 17/13887-4 - Caracterização bioquímica e funcional da serina acetil-transferase e a cisteína sintase de Trypanosoma cruzi, BP.DR; 17/25641-0 - Caracterização e papel biológico de enzimas intermediárias do catabolismo de aminoácidos ramificados em Trypanosoma cruzi., BP.PD; 17/04808-3 - A relevância do metabolismo de glutamina na biologia celular e bioenergética de Trypanosoma cruzi e Trypanosoma brucei, BP.PD; 17/12320-0 - Caracterização e papel biológico do catabolismo de histidina em Trypanosoma cruzi, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Bioenergética Morte celular Metaboloma Aminoácidos Mitocôndrias Trypanosoma cruzi
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergética | Mecanismos de Morte Celular | metabolismo de aminoácidos | metabolismo mitocondrial | Metaboloma | Trypanosoma cruzi | Parasitologia

Resumo

Diversos estudos têm descrito a importância dos aminoácidos na biologia de diferentes protozoários como o Trypanosoma cruzi, o agente etiológico da doença de Chagas. Os aminoácidos, além de atuarem na síntese protéica e no metabolismo energético, possuem diversas outras funções no parasito. Dentre eles, vale a pena mencionar a diferenciação entre formas replicativas e infectivas, o sustento energético da invasão das células do hospedeiro mamífero, o estabelecimento da infecção e a resistência a diferentes tipos de estresse aos quais o parasita é naturalmente submetido ao longo do seu ciclo biológico, tais como o estresse osmótico, térmico, oxidativo e nutricional. Até agora tem-se avaliado o papel de vários dos aminoácidos, de maneira individual, nesses processos. Porém, ainda não há um trabalho integrado e sistemático que permita avaliar o papel das principais vias metabólicas envolvendo aminoácidos, nem as suas possíveis interações. Este projeto tem o propósito de: (1) Construir um mapa do metabolismo dos aminoácidos com foco naqueles com funções na bioenergética de T. cruzi, incluindo a definição de auxotrofias para estes metabólitos. (2) Avaliar para todos os aminoácidos a capacidade de: i) induzir síntese de ATP, H2O2, explosão respiratória e potencial de membrana mitocondrial, ii) diferenciação, iii) sustentar a invasão celular, iv) resistência a estresse oxidativo, térmico, nutricional, acídico e à toxicidade por acúmulo de NH4+, v) modular o ciclo celular, a autofagia e a morte celular programada sob estresse metabólico. (3) Avaliar, para os aminoácidos que apresentem alguma das funcionalidades descritas em (2), o papel funcional de enzimas do seu metabolismo, assim como o efeito da sua inibição química ou superexpressão em diferentes aspectos da biologia do parasito mencionadas em (2). (4) Realizar um estudo comparativo entre diferentes estágios das atividades das distintas vias metabólicas de aminoácidos por metabolômica dirigida (targeted metabolomic). (5) Desenvolver mediante CRISPR/Cas9 linhagens nocaute para as enzimas mais relevantes no metabolismo de aminoácidos de vias metabólicas críticas para os diferentes aspectos da biologia do parasita mencionados em (2) com o intuito de avaliar os seus possíveis efeitos relacionados com o potencial terapêutico. Avaliar por metabolômica o efeito da supressão gênica ou do tratamento com os inibidores sobre o perfil metabólico das células. (6) Avaliar o impacto do metabolismo de aminoácidos na administração dos níveis intracelulares de NH4+, e na produção de aminoaçúcares e glicoconjugados. (AU)

Publicações científicas

(33)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FARGNOLI, LUCIA; PANOZZO-ZENERE, ESTEBAN A.; PAGURA, LUCAS; BARISON, MARIA JULIA; CRICCO, JULIA A.; SILBER, ARIEL M.; LABADIE, GUILLERMO R.. Targeting L-Proline Uptake as New Strategy for Anti-chagas Drug Development. FRONTIERS IN CHEMISTRY, v. 8, AUG 25 2020. (16/06034-2)

DAMASCENO, FLAVIA S.; BARISON, MARIA JULIA; CRISPIM, MARCELL; SOUZA, RODOLPHO O. O.; MARCHESE, LETICIA; SILBER, ARIEL M.. L-Glutamine uptake is developmentally regulated and is involved in metacyclogenesis in Trypanosoma cruzi. Molecular and Biochemical Parasitology, v. 224, p. 17-25, SEP 15 2018. (16/06034-2, 17/16553-0)

BARISON, MARIA JULIA; RAPADO, LUDMILA NAKAMURA; MERINO, EMILIO F.; FURUSHO PRAL, ELIZABETH MIEKO; MANTILLA, BRIAN SUAREZ; MARCHESE, LETICIA; NOWICKI, CRISTINA; SILBER, ARIEL MARIANO; CASSERA, MARIA BELEN. Metabolomic profiling reveals a finely tuned, starvation-induced metabolic switch in Trypanosoma cruzi epimastigotes. Journal of Biological Chemistry, v. 292, n. 21, p. 8964-8977, MAY 26 2017. (16/06034-2, 13/18970-6)

KRISHNA NAGAMPALLI, RAGHAVENDRA SASHI; NECIOSUP QUESNAY, JOSE EDWIN; ADAMOSKI, DOUGLAS; ISLAM, ZEYAUL; BIRCH, JAMES; SEBINELLI, HEITOR GOBBI; BRUNO MOREIRA GIRARD, RICHARD MARCEL; RODRIGUES ASCENCAO, CAROLLINE FERNANDA; FALA, ANGELA MARIA; PAULETTI, BIANCA ALVES; et al. Human mitochondrial pyruvate carrier 2 as an autonomous membrane transporter. SCIENTIFIC REPORTS, v. 8, FEB 22 2018. (17/02391-8, 14/20673-2, 16/06034-2, 15/02734-7, 15/25832-4, 14/17820-3, 14/12663-7, 14/06954-9)

CRISPIM, MARCELL; DAMASCENO, FLAVIA SILVA; HERNANDEZ, AGUSTINO; BARISON, MARIA JULIA; SAUTER, ISMAEL PRETTO; PAVANI, RAPHAEL SOUZA; MOURA, ALEXANDRE SANTOS; FURUSHO PRAL, ELIZABETH MIEKO; CORTEZ, MAURO; ELIAS, MARIA CAROLINA; et al. The glutamine synthetase of Trypanosoma cruzi is required for its resistance to ammonium accumulation and evasion of the parasitophorous vacuole during host-cell infection. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 12, n. 1, JAN 2018. (13/07467-1, 16/06034-2, 15/10580-0, 14/10443-0, 16/50050-2)

MARCHESE, LETICIA; NASCIMENTO, JANAINA DE FREITAS; DAMASCENO, FLAVIA SILVA; BRINGAUD, FREDERIC; MICHELS, PAUL A. M.; SILBER, ARIEL MARIANO. The Uptake and Metabolism of Amino Acids, and Their Unique Role in the Biology of Pathogenic Trypanosomatids. PATHOGENS, v. 7, n. 2, JUN 2018. (16/06034-2, 17/16553-0)

AVILA, CARLA CRISTI; MULE, SIMON NGAO; ROSA-FERNANDES, LIVIA; VINER, ROSA; BARISON, MARIA JULIA; COSTA-MARTINS, ANDRE GUILLHERME; DE OLIVEIRA, GILBERTO SANTOS; GERALDES TEIXEIRA, MARTA MARIA; FARIAS MARINHO, CLAUDIO ROMERO; SILBER, ARIEL MARIANO; et al. Proteome-Wide Analysis of Trypanosoma cruzi Exponential and Stationary Growth Phases Reveals a Subcellular Compartment-Specific Regulation. GENES, v. 9, n. 8, AUG 2018. (16/06034-2, 14/06863-3)

CUEVAS-HERNANDEZ, I, ROBERTO; GIRARD, RICHARD M. B. M.; MARTINEZ-CERON, SARAI; SANTOS DA SILVA, MARCELO; ELIAS, MARIA CAROLINA; CRISPIM, MARCELL; TRUJILLO-FERRARA, JOSE G.; SILBER, ARIEL MARIANO. A Fluorinated Phenylbenzothiazole Arrests the Trypanosoma cruzi Cell Cycle and Diminishes the Infection of Mammalian Host Cells. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 64, n. 2, FEB 2020. (16/06034-2)

DOS REIS, LARISSA MENEZES; ADAMOSKI, DOUGLAS; OLIVEIRA SOUZA, RODOLPHO ORNITZ; RODRIGUES ASCENCAO, CAROLLINE FERNANDA; SOUSA DE OLIVEIRA, KRISHINA RATNA; CORREA-DA-SILVA, FELIPE; DE SA PATRONI, FABIO MALTA; DIAS, MARILIA MEIRA; CONSONNI, SILVIO ROBERTO; MENDES DE MORAES-VIEIRA, PEDRO MANOEL; et al. Dual inhibition of glutaminase and carnitine palmitoyltransferase decreases growth and migration of glutaminase inhibition-resistant triple-negative breast cancer cells. Journal of Biological Chemistry, v. 294, n. 24, p. 9342-9357, JUN 14 2019. (15/15626-8, 14/17820-3, 15/25832-4, 14/18061-9, 15/26059-7, 16/06034-2, 17/06225-5, 13/23510-4, 14/06512-6, 14/15968-3)

MARCHESE, LETICIA; OLAVARRIA, KAREL; SUAREZ MANTILLA, BRIAN; CRISTI AVILA, CARLA; OLIVEIRA SOUZA, RODOLPHO ORNITIZ; SILVA DAMASCENO, FLAVIA; CAROLINA ELIAS, MARIA; MARIANO SILBER, ARIEL. Trypanosoma cruzi synthesizes proline via a Delta(1)-pyrroline-5-carboxylate reductase whose activity is fine-tuned by NADPH cytosolic pools. Biochemical Journal, v. 477, n. 10, p. 1827-1845, MAY 2020. (16/06034-2)

BARBOSA, ROSICLER L.; CHAGAS DA CUNHA, JULIA PINHEIRO; MENEZES, ARTHUR T.; MELO, RAISSA DE F. P.; ELIAS, MARIA CAROLINA; SILBER, ARIEL M.; COLTRI, PATRICIA P.. Proteomic analysis of Trypanosoma cruzi spliceosome complex. JOURNAL OF PROTEOMICS, v. 223, JUL 15 2020. (17/06994-9, 17/16553-0, 16/06034-2)

SANTOS SOUZA, HIGO FERNANDO; ROCHA, SANDRA CARLA; DAMASCENO, FLAVIA SILVA; RAPADO, LUDMILA NAKAMURA; FURUSHO PRAL, ELISABETH MIEKO; FARIAS MARINHO, CLAUDIO ROMERO; SILBER, ARIEL MARIANO. The effect of memantine, an antagonist of the NMDA glutamate receptor, in in vitro and in vivo infections by Trypanosoma cruzi. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 13, n. 9, SEP 2019. (16/06034-2)

FARGNOLI, LUCIA; PANOZZO-ZENERE, ESTEBAN A.; PAGURA, LUCAS; BARISON, MARIA JULIA; CRICCO, JULIA A.; SILBER, ARIEL M.; LABADIE, GUILLERMO R.. Targeting L-Proline Uptake as New Strategy for Anti-chagas Drug Development. RONTIERS IN CHEMISTR, v. 8, p. 15-pg., 2020-08-25. (16/06034-2)

DE PAIVA, FERNANDA C. R.; CHAN, KAREN; SAMBORSKYY, MARKIYAN; SILBER, ARIEL M.; LEADLAY, PETER F.; DIAS, MARCIO V. B.. The crystal structure of AjiA1 reveals a novel structural motion mechanism in the adenylate-forming enzyme family. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-STRUCTURAL BIOLOGY, v. 76, n. 12, p. 1201-1210, DEC 1 2020. (16/06034-2, 18/00351-1)

GIRARD, RICHARD M. B. M.; CRISPIM, MARCELL; ALENCAR, MAYKE BEZERRA; SILBER, ARIEL MARIANO. Uptake of L-Alanine and Its Distinct Roles in the Bioenergetics of Trypanosoma cruzi. MSPHERE, v. 3, n. 4, JUL-AUG 2018. (16/06034-2, 17/16553-0)

MANTILLA, BRIAN S.; MARCHESE, LETICIA; CASAS-SANCHEZ, AITOR; DYER, NAOMI A.; EJEH, NICHOLAS; BIRAN, MARC; BRINGAUD, FREDERIC; LEHANE, MICHAEL J.; ACOSTA-SERRANO, ALVARO; SILBER, ARIEL M.. Proline Metabolism is Essential for Trypanosoma brucei brucei Survival in the Tsetse Vector. PLOS PATHOGENS, v. 13, n. 1, JAN 2017. (11/22697-8, 16/06034-2)

SHIRATSUBAKI, ISABEL S.; FANG, XIN; SOUZA, RODOLPHO O. O.; PALSSON, BERNHARD O.; SILBER, ARIEL M.; SIQUEIRA-NETO, JAIR L.. Genome-scale metabolic models highlight stage-specific differences in essential metabolic pathways in Trypanosoma cruzi. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 14, n. 10, OCT 2020. (16/06034-2, 18/14432-3)

FERRARINI, MARIANA GALVAO; NISIMURA, LINDICE MITIE; BRUNO MOREIRA GIRARD, RICHARD MARCEL; ALENCAR, MAYKE BEZERRA; ISHIKAWA FRAGOSO, MARIANA SAYURI; ARAUJO-SILVA, CARLLA ASSIS; VEIGA, ALAN DE ALMEIDA; RESSETTI ABUD, ANA PAULA; NARDELLI, SHEILA CRISTINA; VOMMARO, ROSSIANE C.; et al. Dichloroacetate and Pyruvate Metabolism: Pyruvate Dehydrogenase Kinases as Targets Worth Investigating for Effective Therapy of Toxoplasmosis. MSPHERE, v. 6, n. 1, JAN-FEB 2021. (16/06034-2)

ROCHA, SANDRA CARLA; ROSA PEREZ, ANA; BELOSCAR, JUAN; BOTTASSO, OSCAR; SILBER, ARIEL MARIANO. Diminished Prolinemia in Chronic Chagasic Patients: A New Clue for Disease Pathology?. Molecules, v. 24, n. 17, SEP 1 2019. (16/06034-2, 17/16553-0)

DE PAIVA, FERNANDA C. R.; CHAN, KAREN; SAMBORSKYY, MARKIYAN; SILBER, ARIEL M.; LEADLAY, PETER F.; DIAS, MARCIO V. B.. The crystal structure of AjiA1 reveals a novel structural motion mechanism in the adenylate-forming enzyme family. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-STRUCTURAL BIOLOGY, v. 76, p. 10-pg., 2020-12-01. (18/00351-1, 16/06034-2)

ROXANA GUTIERREZ-ARMIJOS, L.; SUSSMANN, RODRIGO A. C.; SILBER, ARIEL M.; CORTEZ, MAURO; HERNANDEZ, AGUSTIN. Abnormal sterol-induced cell wall glucan deficiency in yeast is due to impaired glucan synthase transport to the plasma membrane. Biochemical Journal, v. 477, n. 24, p. 4729-4744, DEC 2020. (14/10443-0, 16/06034-2, 12/24105-3)

OLIVEIRA SOUZA, RODOLPHO ORNITZ; CRISPIM, MARCELL; SILBER, ARIEL MARIANO; DAMASCENO, FLAVIA SILVA. Glutamine Analogues Impair Cell Proliferation, the Intracellular Cycle and Metacyclogenesis in Trypanosoma cruzi. Molecules, v. 25, n. 7, APR 2020. (16/06034-2)

LUEVANO-MARTINEZ, LUIS ALBERTO; GIRARD, RICHARD M. B. M.; ALENCAR, MAYKE BEZERRA; SILBER, ARIEL MARIANO. ATP regulates the activity of an alternative oxidase in Trypanosoma brucei. FEBS Letters, v. 594, n. 13, p. 2150-2158, JUL 2020. (16/06034-2, 16/12999-0)

CUEVAS-HERNANDEZ, ROBERTO I.; GIRARD, RICHARD M. B. M.; KRSTULOVIC, LUKA; BAJIC, MIROSLAV; SILBER, ARIEL MARIANO. n aromatic imidazoline derived from chloroquinoline triggers cell cycle arrest and inhibits with high selectivity the Trypanosoma cruzi mammalian host-cells infectio. PLoS Neglected Tropical Diseases, v. 15, n. 11, NOV 2021. (16/06034-2)

BOREIKO, SHEILA; SILVA, MARCIO; MELO, RAISSA DE F. P.; SILBER, ARIEL M.; IULEK, JORGE. Structure of Urocanate Hydratase from the protozoan Trypanosoma cruzi. International Journal of Biological Macromolecules, v. 146, p. 716-724, MAR 1 2020. (08/57910-0, 16/06034-2)

MELO, RAISSA DE FATIMA PIMENTEL; GUARNERI, ALESSANDRA APARECIDA; SILBER, ARIEL MARIANO. The Influence of Environmental Cues on the Development of Trypanosoma cruzi in Triatominae Vector. FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY, v. 10, FEB 21 2020. (16/06034-2)

DE ARAUJO, CHRISTIANE BEZERRA; DE LIMA, LOYZE PAOLA; CALDERANO, SIMONE GUEDES; DAMASCENO, FLAVIA SILVA; SILBER, ARIEL M.; ELIAS, MARIA CAROLINA. Pep5, a Fragment of Cyclin D2, Shows Antiparasitic Effects in Different Stages of the Trypanosoma cruzi Life Cycle and Blocks Parasite Infectivity. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 63, n. 5, MAY 2019. (13/07467-1, 16/06034-2, 17/16553-0, 16/50050-2, 14/13375-5)

MANCHOLA, NUBIA CAROLINA; SILBER, ARIEL MARIANO; NOWICKI, CRISTINA. The Non-Canonical Substrates of Trypanosoma cruzi Tyrosine and Aspartate Aminotransferases: Branched-Chain Amino Acids. Journal of Eukaryotic Microbiology, v. 65, n. 1, p. 70-76, JAN-FEB 2018. (13/18970-6, 16/06034-2)

SANTOS SOUZA, HIGO FERNANDO; REAL, DANIEL; LEONARDI, DARIO; ROCHA, SANDRA CARLA; ALONSO, VICTORIA; SERRA, ESTEBAN; SILBER, ARIEL MARIANO; JAVIER SALOMON, CLAUDIO. Development andin vitro/in vivoevaluation of a novel benznidazole liquid dosage form using a quality-by-design approach. TROPICAL MEDICINE & INTERNATIONAL HEALTH, v. 22, n. 12, p. 1514-1522, DEC 2017. (16/06034-2, 13/18970-6)

SOUZA, RODOLPHO ORNITZ OLIVEIRA; DAMASCENO, FLAVIA SILVA; MARSICCOBETRE, SABRINA; BIRAN, MARC; MURATA, GILSON; CURI, RUI; BRINGAUD, FREDERIC; SILBER, ARIEL MARIANO. Fatty acid oxidation participates in resistance to nutrient-depleted environments in the insect stages of Trypanosoma cruzi. PLOS PATHOGENS, v. 17, n. 4, APR 2021. (18/14432-3, 16/06034-2)

MANTILLA, BRIAN S.; PAES-VIEIRA, LISVANE; DIAS, FELIPE DE ALMEIDA; CALDERANO, SIMONE G.; ELIAS, MARIA CAROLINA; COSENTINO-GOMES, DANIELA; OLIVEIRA, PEDRO L.; MEYER-FERNANDES, JOSE ROBERTO; SILBER, ARIEL M.. Higher expression of proline dehydrogenase altered mitochondrial function and increased Trypanosoma cruzi differentiation in vitro and in the insect vector. Biochemical Journal, v. 478, n. 21, p. 3891-3903, NOV 2021. (16/06034-2, 18/14432-3)

MICHELS, PAUL A. M.; VILLAFRAZ, ORIANA; PINEDA, ERIKA; ALENCAR, MAYKE B.; CACERES, ANA J.; SILBER, ARIEL M.; BRINGAUD, FREDERIC. Carbohydrate metabolism in trypanosomatids: New insights revealing novel complexity, diversity and species-unique features. Experimental Parasitology, v. 224, MAY 2021. (18/14432-3, 16/06034-2)

VILLAFRAZ, ORIANA; BIRAN, MARC; PINEDA, ERIKA; PLAZOLLES, NICOLAS; CAHOREAU, EDERN; ORNITZ OLIVEIRA SOUZA, RODOLPHO; THONNUS, MAGALI; ALLMANN, STEFAN; TETAUD, EMMANUEL; RIVIERE, LOIC; et al. Procyclic trypanosomes recycle glucose catabolites and TCA cycle intermediates to stimulate growth in the presence of physiological amounts of proline. PLOS PATHOGENS, v. 17, n. 3, MAR 2021. (18/14432-3, 16/06034-2)