Os pirofosfatos de inositol podem ser fundamentais para a metaciclogênese em Leishmania?

• Processo: 22/00275-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de maio de 2022 - 31 de março de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Parasitologia - Protozoologia de Parasitos
• Convênio/Acordo: University of Glasgow
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Marcelo Santos da Silva
• Beneficiário: Marcelo Santos da Silva
• Pesq. responsável no exterior: Richard McCulloch
• Instituição no exterior: University of Glasgow, Escócia
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/10753-2 - Investigação do papel dos pirofosfatos de inositol (PP-IPs) em vias de reparo de DNA e dinâmica dos telômeros utilizando tripanossomatídeos como modelo, AP.JP
• Assunto(s): Biologia celular e molecular Tripanossomíase Leishmaniose Bodonidae Metaciclogênese Pirofosfatos de inositol Metabolômica Transcriptômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: inositol pyrophosphates | Leishmaniasis | Metabolomics | Metacyclogenesis | Pathogenicity | single-cell transcriptomics | Biologia Celular e Molecular de tripanosomatídeos

Resumo

Os pirofosfatos de inositol (PP-IPs) são metabólitos solúveis que possuem ao menos uma porção difosfato ligada a um anel inositol e tem sido associados a uma ampla gama de vias moleculares, o que significa que a compreensão de seus papéis específicos é um enigma. Em eucariotos modelo, os PP-IPs mais bem caracterizados são os chamados IP7 e IP8, que estão envolvidos em processos como recombinação homóloga e patogenicidade microbiana. IP7 e IP8 são sintetizados através de vias complementares envolvendo as quinases IP6K e PP-IP5K, respectivamente. Tripanossomatídeos, como Leishmania braziliensis (agente causador da leishmaniose mucocutânea), possuem genes ortólogos para IP6K, mas genes que codificam PP-IP5K não foram identificados no genoma de nenhum tripanossomatídeo. Não se sabe se os tripanossomatídeos sintetizam IP8, e quais as consequências essa possível ausência pode ter. Curiosamente, tripanossomatídeos compartilham várias características divergentes em relação a outros eucariotos, incluindo a ausência quase absoluta de íntrons, o uso universal da transcrição policistrônica pela RNA pol II, a ausência da via de reparo cNHEJ e considerável plasticidade genômica. Essas características peculiares podem ter surgido devido a um processo chamado genome streamlining durante a transição de vida livre para um estilo de vida parasitário. No entanto, ainda não está claro, em termos moleculares, o que permitiu essa transição, embora seja provável que a perda de genes essenciais para um estilo de vida livre tenha impulsionado ou consolidado esse evento adaptativo. Uma família próxima aos tripanossomatídeos que merece atenção é a Bodonidae, que engloba apenas organismos de vida livre. Eles são comumente representados pela espécie Bodo saltans, os 'parentes' de vida-livre mais próximos dos tripanossomatídeos. Assim, comparações moleculares entre B. saltans e tripanossomatídeos podem fornecer informações sobre importantes ganhos e perdas genômicas durante a transição evolutiva para o parasitismo. Até o momento, nenhum trabalho investigou correlações entre PP-IPs e o surgimento de parasitismo em tripanossomatídeos. Além disso, poucos estudos investigaram PP-IPs em tripanossomatídeos, e nenhum comparou as vias de PP-IPs em bodonídeos e tripanossomatídeos. Curiosamente, embora os tripanossomatídeos não possuam homólogos para a quinase PP-IP5K, resultados preliminares do nosso grupo mostram que B. saltans possui um ortólogo para PP-IP5K com 42% de identidade com a PP-IP5K1 humana. Além disso, nossos achados sugerem que P. confusum (um tripanossomatídeo) também possui um gene ortólogo para PP-IP5K. No entanto, as previsões da estrutura terciária indicam ruptura de seu sítio catalítico, sugerindo que essa quinase não é funcional neste organismo. Esse achado nos faz pensar se a perda de PP-IP5K foi uma característica chave do surgimento do parasitismo nos tripanossomatídeos, talvez devido a alterações no metabolismo do DNA e/ou interação hospedeiro/vetor. Para testar esta hipótese, pretendemos primeiramente adicionar o gene PP-IP5K (de B. saltans) a L. braziliensis (episomal knock-in), confirmar a expressão de PP-IP5K e caracterizar a linhagem gerada, incluindo análises metabolômicas. Posteriormente, estimularemos a metaciclogênese e realizaremos análises transcriptômicas unicelulares comparativas (scRNA-seq), visando revelar alterações crípticas em formas transicionais (de promastigotas procíclicas e metacíclicas) devido à presença de PP-IP5K. Por fim, em pesquisas futuras decorrentes deste projeto, investigaremos possíveis diferenças na patogenicidade e virulência de linhagens geradas por meio de ensaios de infecção. Este projeto permitirá esclarecer se os PP-IPs têm alguma relação com o parasitismo em tripanossomatídeos, contribuindo para uma melhor compreensão desses metabólitos que parecem ser fundamentais em diversas vias celulares. (AU)