Caracterización de la proteína conjugadora de ubiquitina Ubc1 de Leishmania infantum en promastigotes wild type y knock-in

Abstract

111 p.-31 fig.-8 tab.[EN]Leishmania infantum is a protozoan parasite that causes leishmaniasis in the northern Mediterranean basin. It presents a complex biological cycle with an extracellular phase in the digestive tract of the insect vector and an intracellular phase within the mammalian host. Gene expression throughout the extracellular phase presents variations that seem to be aimed at preparing the parasite to resist the activity of the host immune system in what has been called pre-adaptation theory. In this pre-infection phase, the gene corresponding to the ubiquitin conjugate protein E2 (LinJ.33.2910) appears over-expressed. Given the importance of the functionality of this protein (LiUbc1) along the evolutionary scale, the characterization of this protein in a primitive eukaryotic such as L. infantum is of interest. We have compared this protein with its homologous proteins in other protozoa of the same family and of other lower and higher eukaryotes. It has been seen that homology remains within the genus, decreases in the same family and falls with respect to those of other higher eukaryotes. Molecular modeling of the protein suggests that it is a homodimer similar to that of the structure of Saccharomyces cerevisiae and shows partial homology with that of Homo sapiens. We have proceeded to the cloning of the gene and its expression, purifying the recombinant protein. Its expression has been studied in two different isolates of the parasite and differences between them have been detected. The existence of a dimeric and a monomeric form has been confirmed as predicted by molecular models. Knock-in promastigotes have been obtained that over-express the LiUbc1 protein and its infective capacity has been studied in vitro. It has been detected that over-expression favors the survival of the amastigote phase in the first 24h of the infection in vitro. This suggests that the LiUbc1 protein may be related to the infective capacity of the parasite. The location of the LiUbc1 protein has been studied in wild type and knock-in promastigotes. It has been found to have a location in subcellular structures (nuclear membrane, kinetoplast and flagellar pocket). These structures match the regulatory function assigned to the protein. A challenge experiment against infection in the Mesocricetus auratus model has shown that inoculation of the LiUbc1 protein induces protection in animals against unvaccinated controls. These experiments confirm that the LiUbc1 protein could be a vaccine candidate.[ES]Leishmania infantum es protozoo parásito causante de leishmaniasis en la cuenca norte Mediterránea. Presenta un ciclo biológico complejo con una fase extracelular en el aparato digestivo del insecto vector y una fase intracelular dentro del hospedador mamífero. La expresión génica a lo largo de la fase extracelular presenta variaciones que parece que van dirigidas a preparar al parásito para resistir la actividad del sistema inmune del huésped en lo que se ha llamado teoría de la pre-adaptación. En esta fase previa a la infección, el gen correspondiente a la proteína conjugadora de ubiquitina E2 (LinJ.33.2910), aparece sobre expresado. Dada la importancia de la funcionalidad de esta proteína (LiUbc1) a lo largo de la escala evolutiva, resulta de interés la caracterización de esta proteína en un eucariota primitivo como es L. infantum. Se ha procedido a comparar dicha proteína con sus proteínas homólogas en otros protozoos de la misma familia y de otros eucariotas inferiores y superiores. Se ha visto que la homología se mantiene dentro del género, disminuye en la misma familia y desciende respecto a las de otros eucariotas superiores. El modelado de la proteína sugiere que se trata de un homodímero similar al de la estructura de Saccharomyces cerevisiae y muestra una homología parcial con la de Homo sapiens. Se ha procedido al clonaje del gen y a la expresión del mismo, purificando la proteína recombinante. Se ha estudiado su expresión en dos aislados distintos del parásito y se han detectado diferencias entre los mismos. Se ha confirmado la existencia de una forma dimérica y otra monomérica como predecían los modelos moleculares. Se han obtenido promastigotes knock-in que la sobre-expresan la proteína LiUbc1 y se ha estudiado su capacidad infectiva in vitro. Se ha detectado que la sobre-expresión favorece la supervivencia de la fase amastigote en las primeras 24h de la infección. Esto sugiere que la proteína LiUbc1 puede estar relacionada con la capacidad infectiva del parásito. Se ha estudiado la localización de la proteína LiUbc1 en ambos aislados y además en los promastigotes knock-in. Se ha visto que tiene una localización en estructuras subcelulares (membrana nuclear, kinetoplasto y bolsillo flagelar). Estas estructuras concuerdan con la función de regulación asignada a la proteína. En un experimento de reto frente a la infección en el modelo de Mesocricetus auratus se ha mostrado que la inoculación de la proteína LiUbc1 induce protección en los animales frente a los controles no vacunados. Estos experimentos confirman que la proteína LiUbc1 puede ser un candidato vacunal.Peer reviewe