In silico Guided Drug Repurposing: Discovery of New Competitive and Non-competitive Inhibitors of Falcipain-2

Malaria is among the leading causes of death worldwide. The emergence of Plasmodium falciparum resistant strains with reduced sensitivity to the first line combination therapy and suboptimal responses to insecticides used for Anopheles vector management have led to renewed interest in novel therapeutic options. Here, we report the development and validation of an ensemble of ligand-based computational models capable of identifying falcipain-2 inhibitors, and their subsequent application in the virtual screening of DrugBank and Sweetlead libraries. Among four hits submitted to enzymatic assays, two (odanacatib, an abandoned investigational treatment for osteoporosis and bone metastasis, and the antibiotic methacycline) confirmed inhibitory effects on falcipain-2, with Ki of 98.2 nM and 84.4 μM. Interestingly, Methacycline proved to be a non-competitive inhibitor (α = 1.42) of falcipain-2. The effects of both hits on falcipain-2 hemoglobinase activity and on the development of P. falciparum were also studied.Fil: Alberca, Lucas Nicolás. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Chuguransky, Sara Rocío. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Talevi, Alan. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Salas Sarduy, Emir. 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

ATPe dynamics in protozoan parasites. Adapt or Perish

In most animals, transient increases of extracellular ATP (ATPe) are used for physiological signaling or as a danger signal in pathological conditions. ATPe dynamics are controlled by ATP release from viable cells and cell lysis, ATPe degradation and interconversion by ecto-nucleotidases, and interaction of ATPe and byproducts with cell surface purinergic receptors and purine salvage mechanisms. Infection by protozoan parasites may alter at least one of the mechanisms controlling ATPe concentration. Protozoan parasites display their own set of proteins directly altering ATPe dynamics, or control the activity of host proteins. Parasite dependent activation of ATPe conduits of the host may promote infection and systemic responses that are beneficial or detrimental to the parasite. For instance, activation of organic solute permeability at the host membrane can support the elevated metabolism of the parasite. On the other hand ecto-nucleotidases of protozoan parasites, by promoting ATPe degradation and purine/pyrimidine salvage, may be involved in parasite growth, infectivity, and virulence. In this review, we will describe the complex dynamics of ATPe regulation in the context of protozoan parasite–host interactions. Particular focus will be given to features of parasite membrane proteins strongly controlling ATPe dynamics. This includes evolutionary, genetic and cellular mechanisms, as well as structural-functional relationships.Fil: Lauri, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bazzi, Zaher. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Leal Denis, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Schachter, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Herlax, Vanesa Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Ostuni, Mariano. Inserm; Francia. Universite Paris D. Diderot - Paris 7. French National Institute Of Blood Transfusion.; FranciaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentin

Dynamic regulation of extracellular ATP in <i>Escherichia coli</i>

We studied the kinetics of extracellular ATP (ATPe) in Escherichia coli and their outer membrane vesicles (OMVs) stimulated with amphipatic peptides melittin (MEL) and mas-toparan 7 (MST7). Real-time luminometry was used to measure ATPe kinetics, ATP release, and ATPase activity. The latter was also determined by following [32P]Pi released from [γ-32P]ATP. E. coli was studied alone, co-incubated with Caco-2 cells, or in rat jejunum segments. In E. coli, the addition of [γ-32P]ATP led to the uptake and subsequent hydrolysis of ATPe. Exposure to peptides caused an acute 3-fold (MST7) and 7-fold (MEL) increase in [ATPe]. In OMVs, ATPase activity increased linearly with [ATPe] (0.1-1 mM). Exposure to MST7 and MEL enhanced ATP release by 3-7 fold, with similar kinetics to that of bacteria. In Caco-2 cells, the addition of ATP to the apical domain led to a steep [ATPe] increase to a maximum, with subsequent ATPase activity. The addition of bacterial suspensions led to a 6-7 fold increase in [ATPe], followed by an acute decrease. In perfused jejunum segments, exposure to E. coli increased luminal ATP 2 fold. ATPe regulation of E. coli depends on the balance between ATPase activity and ATP release. This balance can be altered by OMVs, which display their own capacity to regulate ATPe. E. coli can activate ATP release from Caco-2 cells and intestinal segments, a response which in vivo might lead to intestinal release of ATP from the gut lumen.Instituto de Estudios Inmunológicos y FisiopatológicosInstituto de Investigaciones Bioquímicas de La PlataFacultad de Ciencias MédicasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

Dynamic regulation of extracellular ATP in Escherichia coli

We studied the kinetics of extracellular ATP (ATPe) in Escherichia coli and their outer membrane vesicles (OMVs) stimulated with amphipatic peptides melittin (MEL) and mas-toparan 7 (MST7). Real-time luminometry was used to measure ATPe kinetics, ATP release, and ATPase activity. The latter was also determined by following [32P]Pi released from [γ-32P]ATP. E. coli was studied alone, co-incubated with Caco-2 cells, or in rat jejunum segments. In E. coli, the addition of [γ-32P]ATP led to the uptake and subsequent hydrolysis of ATPe. Exposure to peptides caused an acute 3-fold (MST7) and 7-fold (MEL) increase in [ATPe]. In OMVs, ATPase activity increased linearly with [ATPe] (0.1-1 mM). Exposure to MST7 and MEL enhanced ATP release by 3-7 fold, with similar kinetics to that of bacteria. In Caco-2 cells, the addition of ATP to the apical domain led to a steep [ATPe] increase to a maximum, with subsequent ATPase activity. The addition of bacterial suspensions led to a 6-7 fold increase in [ATPe], followed by an acute decrease. In perfused jejunum segments, exposure to E. coli increased luminal ATP 2 fold. ATPe regulation of E. coli depends on the balance between ATPase activity and ATP release. This balance can be altered by OMVs, which display their own capacity to regulate ATPe. E. coli can activate ATP release from Caco-2 cells and intestinal segments, a response which in vivo might lead to intestinal release of ATP from the gut lumen.Fil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Corradi, Gerardo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Lauri, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Marginedas Freixa, Irene. Université Paris Diderot - Paris 7; FranciaFil: Leal Denis, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Enrique, Nicolás Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Maté, Sabina María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; ArgentinaFil: Milesi, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Ostuni, Mariano Anibal. Université Paris Diderot - Paris 7; FranciaFil: Herlax, Vanesa Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; ArgentinaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Dynamic regulation of extracellular ATP in <i>Escherichia coli</i>

We studied the kinetics of extracellular ATP (ATPe) in Escherichia coli and their outer membrane vesicles (OMVs) stimulated with amphipatic peptides melittin (MEL) and mas-toparan 7 (MST7). Real-time luminometry was used to measure ATPe kinetics, ATP release, and ATPase activity. The latter was also determined by following [32P]Pi released from [γ-32P]ATP. E. coli was studied alone, co-incubated with Caco-2 cells, or in rat jejunum segments. In E. coli, the addition of [γ-32P]ATP led to the uptake and subsequent hydrolysis of ATPe. Exposure to peptides caused an acute 3-fold (MST7) and 7-fold (MEL) increase in [ATPe]. In OMVs, ATPase activity increased linearly with [ATPe] (0.1-1 mM). Exposure to MST7 and MEL enhanced ATP release by 3-7 fold, with similar kinetics to that of bacteria. In Caco-2 cells, the addition of ATP to the apical domain led to a steep [ATPe] increase to a maximum, with subsequent ATPase activity. The addition of bacterial suspensions led to a 6-7 fold increase in [ATPe], followed by an acute decrease. In perfused jejunum segments, exposure to E. coli increased luminal ATP 2 fold. ATPe regulation of E. coli depends on the balance between ATPase activity and ATP release. This balance can be altered by OMVs, which display their own capacity to regulate ATPe. E. coli can activate ATP release from Caco-2 cells and intestinal segments, a response which in vivo might lead to intestinal release of ATP from the gut lumen.Instituto de Estudios Inmunológicos y FisiopatológicosInstituto de Investigaciones Bioquímicas de La PlataFacultad de Ciencias MédicasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

Dynamic regulation of extracellular ATP in <i>Escherichia coli</i>

We studied the kinetics of extracellular ATP (ATPe) in Escherichia coli and their outer membrane vesicles (OMVs) stimulated with amphipatic peptides melittin (MEL) and mas-toparan 7 (MST7). Real-time luminometry was used to measure ATPe kinetics, ATP release, and ATPase activity. The latter was also determined by following [32P]Pi released from [γ-32P]ATP. E. coli was studied alone, co-incubated with Caco-2 cells, or in rat jejunum segments. In E. coli, the addition of [γ-32P]ATP led to the uptake and subsequent hydrolysis of ATPe. Exposure to peptides caused an acute 3-fold (MST7) and 7-fold (MEL) increase in [ATPe]. In OMVs, ATPase activity increased linearly with [ATPe] (0.1-1 mM). Exposure to MST7 and MEL enhanced ATP release by 3-7 fold, with similar kinetics to that of bacteria. In Caco-2 cells, the addition of ATP to the apical domain led to a steep [ATPe] increase to a maximum, with subsequent ATPase activity. The addition of bacterial suspensions led to a 6-7 fold increase in [ATPe], followed by an acute decrease. In perfused jejunum segments, exposure to E. coli increased luminal ATP 2 fold. ATPe regulation of E. coli depends on the balance between ATPase activity and ATP release. This balance can be altered by OMVs, which display their own capacity to regulate ATPe. E. coli can activate ATP release from Caco-2 cells and intestinal segments, a response which in vivo might lead to intestinal release of ATP from the gut lumen.Instituto de Estudios Inmunológicos y FisiopatológicosInstituto de Investigaciones Bioquímicas de La PlataFacultad de Ciencias MédicasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

Extracellular ATP hydrolysis in Caco-2 human intestinal cell line

Extracellular nucleotides and nucleosides activate signaling pathways that play major roles in the physiology and pathophysiology of the gastrointestinal tract. Ectonucleotidases hydrolyze extracellular nucleotides and thus regulate ligand exposure to purinergic receptors. In this study, we investigated the expression, localization and activities of ectonucleotidases using Caco-2 cells, a model of human intestinal epithelial cells. In addition, by studying ATP release and the rates of extracellular ATP (eATP) hydrolysis, we analyzed the contribution of these processes to the regulation of eATP in these cells. Results show that Caco-2 cells regulate the metabolism of eATP and by-products by ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1 and -2, a neutral ecto-phosphatase and ecto-5′-nucleotidase. All these ectoenzymes were kinetically characterized using intact cells, and their presence confirmed by denatured and native gels, western blot and cytoimmunofluorescence techniques. In addition, regulation of eATP was studied by monitoring the dynamic balance between intracellular ATP release and ectoATPase activity. Following mechanical and hypotonic stimuli, Caco-2 cells triggered a strong but transient release of intracellular ATP, with almost no energy cost, leading to a steep increase of eATP concentration, which was later reduced by ectoATPase activity. A data-driven algorithm allowed quantifying and predicting the rates of ATP release and ATP consumption contributing to the dynamic accumulation of ATP at the cell surface.Fil: Schachter, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Bazzi, Zaher. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Faillace, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Corradi, Gerardo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Hattab, C.. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Rinaldi, Debora Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Pucci Molineris, Melisa Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Sévigny, J.. Laval University; CanadáFil: Ostuni, M. A.. Universite de Paris; Francia. Universite Paris D. Diderot - Paris 7. French National Institute Of Blood Transfusion.; FranciaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Inhibitors of the 5-lipoxygenase arachidonic acid pathway induce ATP release and ATP-dependent organic cation transport in macrophages

AbstractWe have previously described that arachidonic acid (AA)-5-lipoxygenase (5-LO) metabolism inhibitors such as NDGA and MK886, inhibit cell death by apoptosis, but not by necrosis, induced by extracellular ATP (ATPe) binding to P2X7 receptors in macrophages. ATPe binding to P2X7 also induces large cationic and anionic organic molecules uptake in these cells, a process that involves at least two distinct transport mechanisms: one for cations and another for anions. Here we show that inhibitors of the AA-5-LO pathway do not inhibit P2X7 receptors, as judged by the maintenance of the ATPe-induced uptake of fluorescent anionic dyes. In addition, we describe two new transport phenomena induced by these inhibitors in macrophages: a cation-selective uptake of fluorescent dyes and the release of ATP. The cation uptake requires secreted ATPe, but, differently from the P2X7/ATPe-induced phenomena, it is also present in macrophages derived from mice deficient in the P2X7 gene. Inhibitors of phospholipase A2 and of the AA-cyclooxygenase pathway did not induce the cation uptake. The uptake of non-organic cations was investigated by measuring the free intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) by Fura-2 fluorescence. NDGA, but not MK886, induced an increase in [Ca2+]i. Chelating Ca2+ ions in the extracellular medium suppressed the intracellular Ca2+ signal without interfering in the uptake of cationic dyes. We conclude that inhibitors of the AA-5-LO pathway do not block P2X7 receptors, trigger the release of ATP, and induce an ATP-dependent uptake of organic cations by a Ca2+- and P2X7-independent transport mechanism in macrophages

Effects of Erythrocytes Treated with Alpha Hemolysin of E.Coli on Endothelial Cells

Uropathogenic strains of E. coli deliver the toxin alpha-hemolysin (HlyA) to optimize the host environment for the spread of infection. It was reported that at high concentrations, the toxin forms pores in eukaryotic membranes, leading to cell lysis, while lower concentrations might interfere with host-cell-signaling pathways, causing apoptosis. In the present investigation we demonstrate that a relatively low concentration of HlyA induces morphological changes and phosphatidylserine (PS) externalization of human erythrocytes. On the other hand, the unacylated nonhemolytic form of HlyA, ProHlyA induces similar morphological changes but no PS externalization. We performed osmoscan experiments to test the effect of both proteins on erythrocytes structure.Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La PlataInstituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológico

Regulation of extracellular ATP of human erythrocytes treated with α-hemolysin: Effects of cell volume, morphology, rheology and hemolysis

Alpha-hemolysin (HlyA) of uropathogenic strains of Escherichia coli irreversibly binds to human erythrocytes (RBCs) and triggers activation of ATP release and metabolic changes ultimately leading to hemolysis. We studied the regulation of extracellular ATP (ATPe) of RBCs exposed to HlyA. Luminometry was used to assess ATP release and ATPe hydrolysis, whereas changes in cell volume and morphology were determined by electrical impedance, ektacytometry and aggregometry. Exposure of RBCs to HlyA induced a strong increase of [ATPe] (3–36-fold) and hemolysis (1–44-fold), partially compensated by [ATPe] hydrolysis by ectoATPases and intracellular ATPases released by dead cells. Carbenoxolone, a pannexin 1 inhibitor, partially inhibited ATP release (43–67%). The un-acylated toxin ProHlyA and the deletion analog HlyA∆914-936 were unable to induce ATP release or hemolysis. For HlyA treated RBCs, a data driven mathematical model showed that simultaneous lytic and non-lytic release mainly governed ATPe kinetics, while ATPe hydrolysis became important after prolonged toxin exposure. HlyA induced a 1.5-fold swelling, while blocking this swelling reduced ATP release by 77%. Blocking ATPe activation of purinergic P2X receptors reduced swelling by 60–80%. HlyA-RBCs showed an acute 1.3–2.2-fold increase of Ca 2+ i, increased crenation and externalization of phosphatidylserine. Perfusion of HlyA-RBCs through adhesion platforms showed strong adhesion to activated HMEC cells, followed by rapid detachment. HlyA exposed RBCs exhibited increased sphericity under osmotic stress, reduced elongation under shear stress, and very low aggregation in viscous media. Overall results showed that HlyA-RBCs displayed activated ATP release, high but weak adhesivity, low deformability and aggregability and high sphericity.Fil: Leal Denis, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Lefevre, S.D.. Inserm; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia. Université de la Réunion; Francia. Université des Antilles; Francia. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Alvarez, Cora Lilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Lauri, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Enrique, Nicolás Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Rinaldi, Debora Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gonzalez-Lebrero, Rodolfo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Vecchio Dezillio, Leandro Emmanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Espelt, Maria Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Stringa, Pablo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Muñoz Garay, C.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Milesi, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Ostuni, M.A.. Inserm; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia. Université de la Réunion; Francia. Université des Antilles; Francia. Universite de Paris. Institut National de la Transfusion Sanguine.; FranciaFil: Herlax, Vanesa Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Schwarzbaum, Pablo Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin