Proteínas quinase eucarióticas (ePKs) de Schistosoma: identificação, anotação funcional e seleção de potenciais alvos terapêuticos

• Main Author: Andrade, Luiza Freire
• Other Authors: Oliveira, Guilherme Corrêa
• Language: Portuguese
• Published: 2013
• Subjects: Esquistossomose/Quimioterapia; Schistosoma/Genética; Proteínas Quinases/Análise
• Online Access: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/6364

Submitted by Nuzia Santos ([e-mail]) on 2013-03-11T16:27:36Z No. of bitstreams: 1 Tese_LuizaFAndrade_CorreçaoPosDefesa.pdf: 6344948 bytes, checksum: 1de902ddabaee335003b09146eee2734 (MD5) === Made available in DSpace on 2013-03-11T16:27:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_LuizaFAndrade_CorreçaoPosDefesa.pdf: 6344948 bytes, checksum: 1de902ddabaee335003b09146eee2734 (MD5) Previous issue date: 2012 === Apesar do praziquantel ser uma droga eficiente para o tratamento da esquistossomose, a prevalência da doença não mostrou redução significativa nos últimos anos e, até o momento, não existe uma alternativa eficaz para o tratamento dessa doença. Dessa forma, optamos por utilizar as poderosas ferramentas genômicas para identificar potenciais alvos para o desenvolvimento de um medicamento alternativo. Já que proteínas quinase eucarióticas (ePKs) são consideradas alvos para o desenvolvimento de drogas do ponto de vista médico e químico, e um número crescente de inibidores ePKs foram desenvolvidos e aprovados para o tratamento de diferentes doenças humanas, estas se tornaram o foco de estudo desse trabalho. As ePKs de S. mansoni, S. japonicum e S. haematobium foram identificadas nos proteomas preditos e classificadas em seus devidos grupos, famílias e subfamílias a partir de abordagens filogenéticas. Utilizando as informações dos ortólogos identificados, foi possível selecionar um grupo de ePKs com função predita essencial nesse parasito. A anotação funcional mostrou ainda que grande parte das ePKs selecionadas são ativadoras/efetoras da via de sinalização MAPK. Dessa forma, proteínas chave da via MAPK (SmRas, SmERK1, SmERK2, SmJNK e SmCaMK2), foram as escolhidas para validação experimental. Após redução significativa no nível de transcrito dos genes selecionados, nenhuma alteração fenotípica visível foi relatada em cultura de esquistossomulos. Contudo, o efeito da diminuição transcricional dos genes no desenvolvimento dos vermes diante do sistema imune do hospedeiro foi avaliado. Evidenciamos que proteínas MAPK JNK quando silenciada causa efeitos devastadores no tegumento de vermes adultos de S. mansoni que leva a morte dos mesmos. E, ePKs da subfamília ERK1 estão relacionadas com a produção de ovos, já que fêmeas com baixos níveis de transcritos SmERK1 e SmERK2 apresentam ovários pouco desenvolvidos e produção de ovos significativamente baixa. Além disso, foi comprovado que o fator de transcrição c-fos está diferencialmente expresso em parasitos silenciados para as proteínas MAPK SmJNK, SmCaMK2 e SmERK1/2. Dessa forma concluímos que o dado genômico, acoplado a ferramentas computacionais preditoras e abordagem experimental, compõem uma metodologia poderosa para o estudo dessa espécie. As proteínas MAPK, SmERK e SmJNK, são alvos de interesse para o desenvolvimento de drogas para tratamento da esquistossomose já que um inibidor contra essas proteínas provavelmente irá interromper o ciclo de vida de Schistosoma e impedir o progresso da doença. === Although praziquantel is an efficacious drug for schistosomiasis treatment, in recent years problems of resistance have arisen and alternatives don’t exist so far. To contribute to a solution, the important information of the recently sequenced genomes of these parasites was used to identify potential targets for the development of an alternative drug. Since eukaryotic protein kinases (ePKs) are good chemical and medical targets for drug development and an increasing number of ePK inhibitors have been approved for the treatment of different human disease, they have become the focus of this study. The ePKs were identified in the predicted proteomes of S. mansoni, S. japonicum and S. haematobium by Hidden Markov Model searches, the genes were classified in their group, family and subfamily by phylogeny approaches, and some ePKs were selected since they has essential function in the parasite. The functional annotation showed that the most selected ePKs are activators/effectors of MAPK signaling pathway, and key proteins of this pathway (SmRas, SmERK1, SmERK2, SmJNK, and SmCaMK2), were chosen for experimental validation. Gene silencing by RNA interference was used to elucidate the functional role of MAPK signaling pathways proteins in S. mansoni. After a significant reduction in the transcription level of the selected genes, no visible phenotypic changes were reported in schistosomula in culture. Therefore, mice were infected with the silenced schistosomulas and the development of adult worms was observed. It was showed that SmJNK has an important role in transformation and survival of the parasites as low number of adult worms was recovered and the tegument of survived worms was damaged. Moreover, SmERK1/SmERK2 was related to egg production, as mice infected with silenced schistosomulas, displayed significantly lower egg production and the recovered female worms had underdeveloped ovaries. Furthermore, it was showed that the c-fos transcription factor was overexpressed in parasites with low expression of SmERK1, SmJNK and SmCaMK2. We conclude that the genome contains valuable information and the functional annotation performed had an important role to improve the annotation of S. mansoni, S. haematobium and S. japonicum ePKs. Furthermore, MAPKs proteins, SmERK and SmJNK, are excellent targets for drug development as an inhibitor against these proteins will probably disrupt the life cycle of Schistosoma and prevent disease progression.