Paracoccina: uma quitinase importante para a patobiologia e virulência de Paracoccidioides brasiliensis

Autor(es)

Relber Aguiar Gonçales

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Ribeirão Preto.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (PCARP/BC)
• Data de defesa: 2018-07-26

Membros da banca

Rafael Silva Rocha; Nilce Maria Martinez Rossi; Roberto do Nascimento Silva; Célia Maria de Almeida Soares

• Orientador: Maria Cristina Roque Antunes Barreira

Resumo

Espécies do gênero Paracoccidioides spp são fungos patogênicos, termodimórficos, agentes etiológicos de doença endêmica em diversas regiões da América Latina. O indivíduo infectado desenvolve uma resposta específica que, quando associada à alta produção de TNF-? e IFN-?, favorece a resistência ao fungo. Componentes de alguns fungos patogênicos foram caracterizados, por técnicas de knockdown gênico, como importantes para a virulência fúngica. Nosso grupo identificou paracoccina (PCN) como um componente de leveduras de P. brasiliensis; trata-se de uma proteína com um domínio enzimático, dotado de atividade quitinase e um domínio lectínico, ligante de GlcNAc. PCN é dotada das seguintes propriedades: (a) contribui para o crescimento do fungo; (b) promove a adesão da levedura à matriz extracelular, por ligar-se à laminina; (c) interage com N-glicanas de TLR2 e TLR4 e promove ativação celular; (d) estimula macrófagos a produzirem mediadores pró-inflamatórios como IL- 12, TNF-? e NO; (e) promove a polarização M1 de macrófagos; (f) induz atividade fungicida em neutrófilos, bem como formação de NETs e supressão da apoptose, eventos que se mostraram dependentes da síntese de novo de proteínas pelos neutrófilos estimulados. Dada a relevância das atividades biológicas de PCN, promovemos recentemente o silenciamento do gene que codifica essa proteína, através de metodologia que usa RNA anti-sense e transformação mediada por Agrobacterium tumefaciens (ATMT). Uma vez PCN silenciada, a levedura perdeu a capacidade de fazer a transição para micélio e diminuiu a resistência à atividade fungicida de macrófagos. A infecção de camundongos com as cepas silenciadas, em comparação com as WT, causou doença de menor gravidade, com carga fúngica reduzida e baixa taxa de mortalidade. Essas observações sugerem de que PCN funcione como um fator de virulência em P. brasiliensis, que afeta a patogênese da infecção. Neste trabalho, ampliamos as ferramentas moleculares de manipulação do fungo e viabilizamos a superexpressão de PCN em leveduras de P. brasiliensis, tendo como objetivos estudar seu papel na virulência e na patogênese da infecção, bem como determinar os mecanismos responsáveis por tais atividades. A inoculação de leveduras que superexpressam PCN (ov-PCN) em camundongos causou doença pulmonar muito grave, em comparação à doença leve e moderada causada por leveduras silenciadas em PCN e leveduras WT, respectivamente. Nesse sentido, nossos esforços se dedicaram à busca dos mecanismos dos mecanismos através dos quais PCN influencia o curso da infecção experimental. Na tentativa de identificar o papel exercido pelo domínio quitinase da PCN, coletamos o sobrenadante de culturas de leveduras ov-PCN e WT. Partículas de quitina presentes nesses sobrenadantes foram purificadas por afinidade à lectina WGA (wheat germ agglutinin). Através de medida da área das partículas capturadas, através de microscopia eletrônica e aplicação do programa ImageJ, verificamos que a superexpressão de PCN resultou em clivagem mais eficiente da quitina da parede de leveduras, uma vez que apenas partículas muito pequenas (mediana das medidas = 2 nm2) foram detectadas, enquanto as áreas das partículas de quitina obtidas de leveduras selvagens (WT) forneceram mediana 3 vezes maior (6 nm2). As partículas de quitina foram então utilizadas para estimular macrófagos a produzirem citocinas. As obtidas de ov-PCN estimularam preponderantemente a secreção da citocina antiinflamatória IL-10, enquanto os macrófagos estimulados com partículas de leveduras WT produziram mais TNF-? e IL-1?, ambas de efeito pró-inflamatório. Esses resultados permitiram a identificação de um mecanismo importante para que a superexpressão de PCN se associe à ocorrência de doença pulmonar muito grave: o microambiente anti-inflamatório criado pelo estímulo de macrófagos por PCN leva ao desenvolvimento de resposta imune não protetora do tipo Th2 e lesões mais graves. Um segundo mecanismo foi identificado ao compararmos a resistência de leveduras ov-PCN e WT às respostas efetoras de macrófagos. A superexpressão de PCN associou-se à maior internalização das leveduras e maior resistência à atividade fungicida exercida por macrófagos. O estudo demonstra que diferentes níveis da expressão de uma quitinase (como PCN) levam à resistência a atividades antifúngicas de macrófagos e a diferentes graus de clivagem de quitina. A clivagem, por sua vez, pode alterar a estrutura da parede celular fúngica e a geração de fragmentos de quitina, cujos tamanhos e concentrações influenciam a produção de citocinas pelos macrófagos. Sob a ação de citocinas pró- ou antiinflamatórias liberadas pelos macrófagos e, consequentemente, a montagem de respostas adaptativas pode ser decisiva para haver suscetibilidade ou resistência à infecção por P. brasiliensis. Este trabalho proporciona um importante avanço no conhecimento do papel de quitinases na resposta anti-fúngica do hospedeiro. (AU)

• Processo FAPESP: 14/22561-7 - Superexpressão da paracoccina: fenótipo e virulência de linhagens de Paracoccidioides brasiliensis
• Beneficiário: Relber Aguiar Gonçales
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado