Análise proteômica diferencial da fração periplasmática das estirpes A, B e C de Xanthomonas spp. que diferem na patogenicidade e espectro de citros hospedeiros

The aim of this work was to perform differential proteomic analysis of the periplasmic protein profiles of the genome strains A, B and C of Xanthomonas spp, which differ in pathogenicity and host range of citrus. The strain Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) is the most virulent and infects all types of citrus, while the strain B (Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii, Xau-B) is less virulent and the strain C (Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii, Xau-C) has a unique citrus-host. The comparative proteomic analysis of Xau-B and Xau-C in relation to Xac can reveal genes and proteins involved in pathogenicity and host range of citrus, respectively. The strains A (Xanthomonas citri subsp. citri, Xac) and C (Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii, Xau-C) were grown in XAM-1, which is known to be a pathogenicity-inducing medium for Xac, and in a non-inducing pathogenicity (Nutrient Broth, NB). Proteins from both types (grown in triplicate using both media), were separated by bidimensional electrophoresis (2DPAGE) and the gels were stained using Coomassie Brilliant Blue R-250 and documented. A comparative analysis of the protein profiles of Xac and Xau-B, and Xac and Xau-C, grown in the same culture medium, was performed using ImageMaster Platinum software (GE Healthcare). Statistical analysis (ANOVA) revealed a large number of periplasmic proteins that presented type-specific or differential expression between the two bacteria. For the comparison between Xac and Xau-B we used the twodimensional Xau-B gels of periplasmic proteins obtained by Carnielli (2011). The differential spots between Xac and Xau-C, Xac and Xau-B that showed a significant differential expression (p <0.05) were isolated from gels and identified by ESI-QUADTOF mass spectrometry (LNBio, Campinas-SP), employing Xac, Xau-B and Xau-C databases. Several differentially expressed proteins between strains were identified for the different conditions studied, showing that some of them were strain-specific (approximately 10) while others were expressed in all strains, differing only in intensity. Those proteins potentially related to pathogenicity and citrus host were quantified using the software Scaffold v. 3.0, for the mass spectrometry data.The results showed that Xac, Xau-B, and Xau-C had remarkable differences between the periplasm protein profiles for both conditions, even under conditions of no induction of pathogenicity. The proteomics approach showed that even though the strains showed a different pattern of protein expression, the sequences of genes related to the differential proteins are present in all strains. Based on the proteomic analysis, proteins that showed remarkable differential expression between the genome strainswere selected, and its expression was evaluated by Western blot in periplasmic fraction of the bacteria. The data obtained in the the comparative proteomic analysis for the superoxide dismutase corroborated most quantitative results generated by the software Scaffold. This work showed that the proteomic analysis, combined with quantitative analysis tools, is an important tool that comes to complement genomic investigations designed to differentiate the species of Xanthomonas spp.Universidade Federal de Minas GeraisO presente trabalho teve por objetivo a análise proteômica comparativa da fração periplasmática das estirpes-genoma A, B e C de Xanthomonas spp, as quais diferem em patogenicidade e gama de citros hospedeiros. A estirpe A (Xanthomonas citri subsp. citri, Xac) é a mais virulenta e infecta todos os tipos de citros, enquanto que a estirpe B (Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii, Xau-B) é menos virulenta e a estirpe C (Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii, Xau-C) possui um único hospedeiro cítrico. Estas estirpes foram cultivadas em meio XAM-1, conhecido como sendo um meio indutor de patogenicidade para Xac, e em meio não indutor de patogenicidade (Caldo Nutriente, CN). Após a extração de proteínas da fração periplasmática em triplicata, as mesmas foram separadas por eletroforese bidimensional (2D-PAGE) e os géis foram corados com Coomassie Brilliant Blue R-250 e documentados. A análise proteômica comparativa de Xau-B e Xau-C relativamente à Xac pode nos levar a genes e proteínas envolvidas com patogenicidade e espectro de hospedeiro cítrico, respectivamente. Assim, Xac e Xau-C foram cultivadas em triplicata em meio XAM-1, conhecido como sendo um meio indutor de patogenicidade para Xac, e em meio não indutor de patogenicidade (Caldo Nutriente, CN), sendo as células coletadas ao final da fase exponencial de crescimento, segundo curvas previamente realizadas. Após a extração de proteínas periplasmáticas, as mesmas foram separadas por eletroforese bidimensional (2D-PAGE) e os géis foram corados com Coomassie Brilliant Blue R-250 e documentados. Uma análise estatística das diferenças observadas nas intensidades dos spots nos géis 2D foi realizada entre Xau-C e Xac e entre Xau-B e Xac (nos mesmos meios de cultura) utilizando o software Image Master 2D-Platinum (GE Healthcare). Para esta última comparação foram utilizados os géis bidimensionais de proteínas periplasmáticas de Xau-B obtidos por Carnielli (2011). As proteínas diferenciais entre Xac e Xau-C e entre Xac e Xau-B que apresentaram uma expressão diferencial significativa (p<0,05) foram isoladas a partir dos géis e identificadas por espectrometria de massas (LNBio, Campinas-SP) após pesquisa em banco de proteínas anotadas a partir do genoma de cada uma das linhagens. Inúmeras proteínas diferencialmente expressas entre as linhagens foram identificadas para as diferentes condições estudadas, demonstrando que algumas foram estirpe-específicas (10 aproximadamente) enquanto outras foram expressas em todas as linhagens, diferindo na sua intensidade. Aquelas proteínas que indicaram alguma potencialidade em relação à patogenicidade e hospedeiro cítrico foram quantificadas com o uso do software Scaffold v. 3,0, a partir de dados provenientes da espectrometria de massas. Os resultados obtidos demonstram que Xac, Xau-B e Xau-C apresentam perfis proteicos marcadamente diferentes na fração de periplasma, mesmo em condições de não indução da patogenicidade. A abordagem proteômica evidenciou que embora as estirpes apresentem um padrão de expressão protéica muito distinto na fração rica em proteínas periplasmáticas, as sequências dos genes relacionados às proteínas diferenciais (superóxido dismutase e fosfoglicomutase) estão presentes em todas as estirpes. Com base na análise proteômica, foram selecionadas proteínas que apresentaram expressão diferencial acentuada entre as linhagens-genomas, nas condições estudadas, sendo sua expressão avaliada por Western blot contra extrato protéico periplasmático das três linhagens- genomas, após cultivo das mesmas em meio CN e XAM-1 Os dados obtidos para a superoxido dismutase corroboraram a maioria dos resultados quantitativos gerados pelo software Scaffold. Este trabalho evidenciou que a análise proteômica, aliada às ferramentas de análises quantitativas, é um recurso que vem complementar as investigações genômicas destinadas a diferenciar as diferentes espécies de Xanthomonas spp. Sob os aspectos biotecnológicos a busca e identificação de proteínas biomarcadoras, em especial aquelas relacionadas com patogenicidade e especificidade à hospedeiro, são importantes alvos para produção de drogas no combate ao cancro cítrico

Sindecan-1 and follistatin-1 were identified in the same interaction complex and interfere in events associated with cell invasion and proliferation

Orientador: Adriana Franco Paes LemeTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Sindecanos são proteoglicanos de superfície celular, envolvidos em inúmeros processos fisiopatológicos. Para desvendar os efeitos da sinalização de Sindecam-1 (SDC1) em carcinoma de células escamosas orais (CEC), o conjunto de potenciais parceiros de interação do ectodomínio SDC1 e seu peptídeo (pepSDC1) foi enriquecido por imunoafinidade e identificado por espectrometria de massas. Dentre os parceiros de interação, Follistatin related protein-1 (FSTL1) foi identificada para ambas as formas de SDC1 superexpressas, e sua interação foi confirmada por ensaio de ligação em fase sólida, slot-blotting e co-imunolocalização confocal. Além de FSTL1, Activin A (ActA) foi identificada, em ensaio de fase sólida, nas amostras de secretoma e eluato superexpressando SDC1 e pepSDC1. Para investigar a relevância biológica dessa interação, os genes SDC1 e FSTL1 foram silenciados em linhagens celulares de CEC e injetadas em modelo de camundongos ortotópico. Os tecidos tumorais, originados desse processo, mostraram uma regulação para genes associados à transição epitélio mesênquima (EMT) (e-caderina, vimentina, snail 1 e 2) . Para os tecidos originados do silenciamento de SDC (shSDC1), observamos a diminuição da expressão para os genes associados à EMT, enquanto para os tecidos com silenciamento duplo (shSDC1-FSTL1) os níveis de expressão de mRNA em comparação com o tecido controle (shGFP) foram aumentados. Para os mesmos tecidos, realizamos ensaios para imunorreatividade à Ki-67 que foram capazes de revelar maior índice proliferativo ao tecido shFSTL1, em relação ao controle, o que pode ser explicado pelo aumento da expressão do gene para ActA e seus receptores. Esses resultados indicam que SDC1 e FSTL1 coordenam individualmente esses dois eventos celulares, com cada uma dessas proteínas agindo mais fortemente sobre invasão e proliferação celular, respectivamente. Finalmente, para traduzir esses efeitos sobre a resposta clínica no paciente, com base nos níveis de expressão de mRNA para os genes SDC1 e FSTL1, também fomos capazes de demonstrar que pacientes com alta expressão individual de SDC1 apresentaram menor experiência em eventos metastáticos em relação aos pacientes com baixa expressão de SDC1, bem como em co-expressão de SDC1 e FSTL1. Este estudo ressalta, pela primeira vez, a associação molecular entre SDC1 e FSTL1, sinalizando a importância do estudo de parceiros de interação para uma melhor compreensão do papel de SDC1 na progressão do câncerAbstract: Syndecans are cell surface proteoglycans that are involved in many physiopathological processes. To unveil the known signaling effects of shed Syndecan-1 (SDC1) in oral squamous cell carcinoma (OSCC), we overexpressed SDC1 ectodomain and its bioactive peptide and performed immunoaffinity purification followed by mass spectrometry analysis. Follistatin-related protein 1 (FSTL1) was identified with both overexpressed SDC1 forms, and their interaction was confirmed by the solid-phase binding, slot-blotting and confocal co-immunolocalization. We have also identified Activin A (ActA) in the SDC1 and pepSDC1 complexes. To further investigate the cross talk between these proteins, singled or doubled silenced SDC1 and FSTL1 OSCC cells were evaluated in an orthotopic mouse model. Tumor tissues showed an opposite epithelial-mesenchymal transition factors regulation, in which singled shSDC1 tissue showed decreased, while singled shFSTL1 and doubled shSDC1-FSTL1 tissues showed increased mRNA levels compared with the control. By Ki-67 immunoreactivity, shFSTL1 showed a higher proliferation than control, which can be explained by the increase in ActA and its receptors mRNA levels. These findings indicate that SDC1 and FSTL1 coordinate individually these two signaling events, acting more strongly on cell invasion and proliferation, respectively. To translate these effects on patient outcome based on their mRNA expression levels, we demonstrated that patients who have individual expression of SDC1 showed lower experience of metastasis than SDC1 and FSTL1 co-expression. This study underscores for the first time the close relationship between SDC1 and FSTL1, signaling, improving our understanding of the role of syndecan-1 in cancer progressionDoutoradoBioquimicaDoutora em Biologia Funcional e Molecular2013/02257-9FAPES