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Title: Composto ativador de procaspase-1 induz apoptose-like em Trypanosoma cruzi
Advisor: Souza, Tatiana de Arruda Campos Brasil de
Authors: Castro, Emanuella de
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Carlos Chagas. Curitiba, PR, Brasil.
Abstract: A apoptose é um processo de morte celular extremamente regulado que requer interação de inúmeros fatores. São observadas alterações morfológicas características da morte celular por apoptose, geradas em consequência de uma cascata de eventos moleculares e bioquímicos específicos e geneticamente regulados. A via de apoptose é utilizada como alvo para tratamento de doenças como Leishmaniose, portanto, o estudo de proteínas que regulam essa via em tripanosomatídeos se mostra bastante relevante. Diversos estudos mostraram a ocorrência de apoptose em organismos unicelulares, incluindo o Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. Nesses organismos, as metacaspases (TcMCAs) parecem desempenhar um papel chave nesse processo, e foram identificadas duas metacaspases, a metacaspase-3 (TcMCA3) e a metacaspase-5 (TcMCA5). Esse trabalho forneceu dados a respeito da regulação de TcMCA3 através da interação com o composto ativador de procaspase-1 (PAC-1), um ativador de procaspase 3. A produção de TcMCA3 recombinante em Escherichia coli cepa Tuner (DE3) resultou na expressão e purificação de duas isoformas: TcMCA3 intacta (~50 kDa) e a enzima processada (~30 kDA). O ensaio de fluorimetria de varredura diferencial com a proteína recombinante e uma biblioteca de compostos que ativam apoptose em humanos identificou PAC-1 como um potencial ligante de TcMCA3. A interação de PAC-1 e TcMCA3 reduziu a viabilidade de epimastigotas de T. cruzi com um IC50 de 14,12 μM. PAC-1 causou perda no potencial mitocondrial e exposição de fosfatidilserina, características do processo apoptótico que foram identificados por citometria de fluxo. O tratamento em tripomastigotas metacíclicos não apresentou as mesmas características vistas em epimastigotas. Estes se mostraram mais resistentes ao tratamento, apresentando alteração no potencial de membrana mitocondrial, mas sem o rompimento da membrana celular ou exposição de fosfatidilserina. Análises de docking molecular mostram que a provável região da interação TcMCA3 e PAC-1 não é conservada em outros organismos. Além disso, ensaios de citotoxicidade com células de mamíferos (células 3T3) revelaram um IC50 maior que o encontrado para epimastigotas, o que indica que Pac-1 afeta o parasita T. cruzi em doses menores que em células de mamíferos. Esses dados compõem o artigo “Procaspase-activating compound-1 induces apoptosis in Trypanosoma cruzi, e são importantes para melhor compreensão da apoptose nesse organismo, e assim revelar um possível alvo para novos fármacos.
Abstract: Apoptosis is a highly regulated cell death process that requires the interaction of numerous factors. Characteristic morphological changes are observed in apoptosis, generated as a consequence of specific molecular and biochemical events genetically regulated. The treatment of diseases such as Leishmaniasis targets the apoptosis pathway, therefore, the study of proteins that regulate this pathway in trypanosomatids is quite relevant. Several studies have shown the occurrence of apoptosis in unicellular organisms, including Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas' disease. In these organisms, the metacaspases (TcMCAs) appear to play a key role in this process, and two metacaspases have been identified in these organisms, the metacaspase-3 (TcMCA3) and the metacaspase-5 (TcMCA5). This work provided data regarding the regulation of TcMCA3 through interaction with the procaspase activating compound-1 (PAC-1), a procaspase 3 activator. The TcMCA3 recombinant production in Escherichia coli strain Tuner (DE3) resulted in the expression and purification of two isoforms: intact TcMCA3 (~50 kDa) and the processed enzyme (~30 kDa). The differential scanning fluorimetry assay with the recombinant protein and compounds that activates apoptosis in humans identified the PAC1 as a potential TcMCA3 ligand. The interaction of PAC-1 and TcMCA3 reduced the viability of T. cruzi epimastigotes with an IC 50 of 14.12 μM. PAC-1 caused loss in mitochondrial potential and exposure of phosphatidylserine, features of the apoptotic process that were identified by flow cytometry. The treatment of metacyclic trypomastigotes did not result in the same characteristics seen in epimastigotes. Metacyclic trypomastigotes showed to be more resistant to the PAC-1 treatment, presenting alteration in the potential of mitochondrial membrane but without the rupture of the cellular membrane or exposure of phosphatidylserine. Molecular docking analyzes show that the probable region of the TcMCA3 and PAC-1 interaction is not conserved in other organisms. In addition, mammalian cell cytotoxicity assays (3T3 cells) revealed an IC50 greater than that found for epimastigotes, indicating that PAC-1 affects the T. cruzi parasite at lower doses than in mammalian cells. These data comprise the article "Procaspase-activating compound-1 induces apoptosis in Trypanosoma cruzi”, and are important for understanding apoptosis in this organism, and thus reveal a possible target for new drugs.
Keywords: Parasitology
Apoptosis
Keywords in spanish: Parasitología
keywords: Trypanosoma Cruzi
DeCS: Parasitologia
Apoptose
Issue Date: 2018
Publisher: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Carlos Chagas.
Citation: CASTRO, Emanuella de. Composto ativador de procaspase-1 induz apoptose-like em Trypanosoma cruzi. 2018. 53 f. Dissertação (Mestrado em Biociências e Biotecnologia) - Instituto Carlos Chagas, Fundação Oswaldo Cruz, Curitiba, 2018.
Date of defense: 2018
Place of defense: Curitiba/PR
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Carlos Chagas
Program: Programa de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia
Copyright: open access
Appears in Collections:PR - ICC - Dissertações de Mestrado

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