Proline modulates the Trypanosoma cruzi resistance to reactive oxygen species and drugs through a novel D, L-proline transporter

Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas' disease, has a metabolism largely based on the consumption of glucose and proline. This amino acid is essential for host cells infection and intracellular differentiation. In this work we identified a proline transporter (TcAAAP069) by yeasts complementation assays and overexpression in Trypanosoma cruzi epimastigotes. TcAAAP069 is mono-specific for proline but presents an unusual feature; the lack of stereospecificity, because it is competitively inhibited by the D- enantiomer. Parasites overexpressing TcAAAP069 have an increased intracellular proline concentration, 2.6-fold higher than controls, as a consequence of a higher proline transport rate. Furthermore, augmented proline concentration correlates with an improved resistance to trypanocidal drugs and also to reactive oxygen species including hydrogen peroxide and nitric oxide, emulating natural physiological situations. The IC50s for nifurtimox, benznidazole, H2O2 and NO. were 125%, 68%, 44% and 112% higher than controls, respectively. Finally, proline metabolism generates a higher concentration (48%) of ATP in TcAAAP069 parasites. Since proline participates on essential energy pathways, stress and drug resistance responses, these results provide a novel target for the development of new drugs for the treatments for Chagas' disease.Fil: Martínez Sayé, Melisa Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Miranda, Mariana Reneé. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Di Girolamo, Fabio Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Camara, María de los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Pereira, Claudio Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; Argentin

Molecular and antigenic characterization of Trypanosoma cruzi TolT proteins

Background: TolT was originally described as a Trypanosoma cruzi molecule that accumulated on the trypomastigote flagellum bearing similarity to bacterial TolA colicins receptors. Preliminary biochemical studies indicated that TolT resolved in SDS-PAGE as ~3–5 different bands with sizes between 34 and 45 kDa, and that this heterogeneity could be ascribed to differences in polypeptide glycosylation. However, the recurrent identification of TolT-deduced peptides, and variations thereof, in trypomastigote proteomic surveys suggested an intrinsic TolT complexity, and prompted us to undertake a thorough reassessment of this antigen. Methods/Principle findings: Genome mining exercises showed that TolT constitutes a larger-than-expected family of genes, with at least 12 polymorphic members in the T. cruzi CL Brener reference strain and homologs in different trypanosomes. According to structural features, TolT deduced proteins could be split into three robust groups, termed TolT-A, TolT-B, and TolT-C, all of them showing marginal sequence similarity to bacterial TolA proteins and canonical signatures of surface localization/membrane association, most of which were herein experimentally validated. Further biochemical and microscopy-based characterizations indicated that this grouping may have a functional correlate, as TolT-A, TolT-B and TolT-C molecules showed differences in their expression profile, sub-cellular distribution, post-translational modification(s) and antigenic structure. We finally used a recently developed fluorescence magnetic beads immunoassay to validate a recombinant protein spanning the central and mature region of a TolT-B deduced molecule for Chagas disease serodiagnosis. Conclusion/Significance: This study unveiled an unexpected genetic and biochemical complexity within the TolT family, which could be exploited for the development of novel T. cruzi biomarkers with diagnostic/therapeutic applications.Fil: Lobo, Mabel Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Balouz, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Melli, Luciano Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Carlevaro, Giannina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Cortina, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Camara, María de los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Canepa, Gaspar Exequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Carmona, Santiago Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Altcheh, Jaime Marcelo. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Niños "Ricardo Gutiérrez"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Campetella, Oscar Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Ciocchini, Andres Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Agüero, Fernan Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Mucci, Juan Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Buscaglia, Carlos Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentin

Synthesis and characterization of α-D-Galp-(1 → 3)-β-D-Galp epitope-containing neoglycoconjugates for chagas disease serodiagnosis

The immunodominant epitope α-D-Galp-(1 → 3)-β-D-Galp-(1 → 4)-D-GlcNAc, expressed in the mucins of the infective trypomastigote stage of Trypanosoma cruzi has been proposed for multiple clinical applications, from serodiagnosis of protozoan caused diseases to xenotransplantation or cancer vaccinology. It was previously shown that the analogue trisaccharide, with glucose in the reducing end instead of GlcNAc, was as efficient as the natural trisaccharide for recognition of chagasic antibodies. Here we describe the synthesis of α-D-Galp-(1 → 3)-β-D-Galp-(1 → 4)-D-Glcp functionalized as the 6-aminohexyl glycoside and its conjugation to BSA using the squarate method. The conjugate of 6-aminohexyl α-D-Galp-(1 → 3)-β-D-Galp was also prepared. Both neoglycoconjugates were recognized by serum samples of Trypanosoma cruzi-infected individuals and thus, are promising tools for the improvement of Chagas disease diagnostic applications.Fil: Lopez, Laura Rosana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Giorgi, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Toro Melgarejo, Linda America. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Ducrey, Ivan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Balouz, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: González Salas, Diego Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Camara, Maria de Los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Buscaglia, Carlos Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: de Lederkremer, Rosa M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Marino, María Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentin

Sialic Acid Glycobiology Unveils Trypanosoma cruzi Trypomastigote Membrane Physiology.

Trypanosoma cruzi, the flagellate protozoan agent of Chagas disease or American trypanosomiasis, is unable to synthesize sialic acids de novo. Mucins and trans-sialidase (TS) are substrate and enzyme, respectively, of the glycobiological system that scavenges sialic acid from the host in a crucial interplay for T. cruzi life cycle. The acquisition of the sialyl residue allows the parasite to avoid lysis by serum factors and to interact with the host cell. A major drawback to studying the sialylation kinetics and turnover of the trypomastigote glycoconjugates is the difficulty to identify and follow the recently acquired sialyl residues. To tackle this issue, we followed an unnatural sugar approach as bioorthogonal chemical reporters, where the use of azidosialyl residues allowed identifying the acquired sugar. Advanced microscopy techniques, together with biochemical methods, were used to study the trypomastigote membrane from its glycobiological perspective. Main sialyl acceptors were identified as mucins by biochemical procedures and protein markers. Together with determining their shedding and turnover rates, we also report that several membrane proteins, including TS and its substrates, both glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins, are separately distributed on parasite surface and contained in different and highly stable membrane microdomains. Notably, labeling for α(1,3)Galactosyl residues only partially colocalize with sialylated mucins, indicating that two species of glycosylated mucins do exist, which are segregated at the parasite surface. Moreover, sialylated mucins were included in lipid-raft-domains, whereas TS molecules are not. The location of the surface-anchored TS resulted too far off as to be capable to sialylate mucins, a role played by the shed TS instead. Phosphatidylinositol-phospholipase-C activity is actually not present in trypomastigotes. Therefore, shedding of TS occurs via microvesicles instead of as a fully soluble form

The flagellar adenylate kinases of Trypanosoma cruzi

Adenylate kinases (ADK) are key enzymes involved in cell energy management. Trypanosomatids present the highest number of variants in a single cell in comparison with the rest of the living organisms. In this work, we characterized two flagellar ADKs from Trypanosoma cruzi, called TcADK1 and TcADK4, which are also located in the cell cytosol. Interestingly, TcADK1 presents a stage-specific expression. This variant was detected in epimastigotes cells, and was completely absent in trypomastigotes and amastigotes, while TcADK4 is present in the major life cycle stages of T. cruzi. Both variants are also regulated, in opposite ways, along the parasite growth curve suggesting that their expression depends on the intra- and extracellular conditions. Both, TcADK1 and TcADK4 present N-terminal extension that could be responsible for their subcellular localization. The presence of ADK variants in the flagellum would be critical for the provision of energy in a process of high ATP consumption such as cell motility.Fil: Camara, María de los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Bouvier, León Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Miranda, Mariana Reneé. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Pereira, Claudio Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; Argentin

A novel stage-specific glycosomal nucleoside diphosphate kinase from Trypanosoma cruzi

Nucleoside diphosphate kinases (NDPK) are key enzymes involved in the intracellular nucleotide maintenance in all living organisms, especially in trypanosomatids which are unable to synthesise purines de novo. Four putative NDPK isoforms were identified in the Trypanosoma cruzi Chagas, 1909 genome but only two of them were characterised so far. In this work, we studied a novel isoform from T. cruzi called TcNDPK3. This enzyme presents an atypical N-terminal extension similar to the DM10 domains. In T. cruzi, DM10 sequences targeted other NDPK isoform (TcNDPK2) to the cytoskeleton, but TcNDPK3 was localised in glycosomes despite lacking a typical peroxisomal targeting signal. In addition, TcNDPK3 was found only in the bloodstream trypomastigotes where glycolytic enzymes are very abundant. However, TcNDPK3 mRNA was also detected at lower levels in amastigotes suggesting regulation at protein and mRNA level. Finally, 33 TcNDPK3 gene orthologs were identified in the available kinetoplastid genomes. The characterisation of new glycosomal enzymes provides novel targets for drug development to use in therapies of trypanosomatid associated diseases.Fil: Camara, María de los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas ; Argentina. Universidad Argentina de la Empresa. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas. Instituto de Tecnología; ArgentinaFil: Bouvier, León Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas ; ArgentinaFil: Reigada, Chantal. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Di Girolamo, Fabio Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Martínez Sayé, Melisa Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Pereira, Claudio Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; Argentin

Mapping Antigenic Motifs in the Trypomastigote Small Surface Antigen from Trypanosoma cruzi

The trypomastigote small surface antigen (TSSA) is a mucin-like molecule from Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas disease, which displays amino acid polymorphisms in parasite isolates. TSSA expression is restricted to the surface of infective cell-derived trypomastigotes, where it functions as an adhesin and engages surface receptors on the host cell as a prerequisite for parasite internalization. Previous results have established TSSA-CL, the isoform encoded by the CL Brener clone, as an appealing candidate for use in serology-based diagnostics for Chagas disease. Here, we used a combination of peptide- and recombinant protein-based tools to map the antigenic structure of TSSA-CL at maximal resolution. Our results indicate the presence of different partially overlapping B-cell epitopes clustering in the central portion of TSSA-CL, which contains most of the polymorphisms found in parasite isolates. Based on these results, we assessed the serodiagnostic performance of a 21-amino-acid-long peptide that spans TSSA-CL major antigenic determinants, which was similar to the performance of the previously validated glutathione S-transferase (GST)-TSSA-CL fusion molecule. Furthermore, the tools developed for the antigenic characterization of the TSSA antigen were also used to explore other potential diagnostic applications of the anti-TSSA humoral response in Chagasic patients. Overall, our present results provide additional insights into the antigenic structure of TSSA-CL and support this molecule as an excellent target for molecular intervention in Chagas disease.Fil: Balouz, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Camara, María de los Milagros. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Canepa, Gaspar Exequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Carmona, Santiago Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Volcovich, Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: González, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Altcheh, Jaime Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Agüero, Fernan Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Buscaglia, Carlos Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentin

Atomic force microscopy (AFM).

<p>Trypomastigotes were AFM imaged by tapping mode. Upper panels show height traces and bottom panels show 3D transformation. Special focus was done over the flagellum where heterogeneous and irregular domains following parallel structures along the flagellum could be observed. Arrows indicate neighboring domains to highlight size distribution and domain separation. Flag: flagellum.</p