Trans-sialidase in Trypanosoma cruzi : study of the structure and function of this family of surface antigens

Autor: Cremona, María Laura
Přispěvatelé: Frasch, Alberto Carlos C.
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2000
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: La enfermedad de Chagas es una de las parasitosis endémicas más importantes de América. Dieciocho millones de personas infectadas releva un informe reciente de la Organización Mundial de la Salud (WHO, 1998). Tryparzosoma cruzzi es el parásitoresponsable de esta enfermedad. Presenta en su superficie la trans-sialidasa, una enzimaunida a la membrana por un enlace glicofosfatidilinositol. Esta enzima le otorga lacapacidad de adquirir ácido siálico a partir de sialiglicoconjugados del organismo queinfecta, ya que T cruzles incapaz de sintetizar este monosacárido. La trans-sialidasa fueinvolucrada en aspectos clave de la infección y la supervivencia del parásito en sangre. La familia de proteínas de la trans-sialidasa está codificada por al menos 140 genes quepueden clasificarse en tres sub-familias de acuerdo a la estructura y la función de susproductos proteicos. Dos de estos grupos son expresados en tripomastigotes, la formainfectiva del parásito, y se distinguen en su capacidad de trans-glicosidar: las trans-sialidasasactivas y las trans-sialidasas inactivas. La comparación de la secuencia de laregión N-terminal de proteínas de ambos grupos permitió deducir que la sustitución Tyr-Hisen la posición 342 de la proteína madura determina su capacidad de actuar comotrans-sialidasa. Esta tirosina es imprescindible para que la molécula pueda actuar comoenzima y su reemplazo por histidina, residuo presente en los integrantes de la familia sinactividad enzimática, determina la pérdida total de la capacidad trans-glicolítica. Ademásde la Tyr342,otro aminoácido, Pro231, también es necesario para la actividad enzimática:el cambio Pro231Ala resulta en una trans-sialidasa parcialmente activa con respecto a laenzima natural. Se examinó la capacidad de las proteínas inactivas para unir ácido siálicoy galactosa en un ensayo de aglutinación y se comprobó que las trans-sialidasasenzimáticamente inactivas aglutinan glóbulos rojos desialidados que presentan betagalactosasterminales, la misma especificidad que requiere la enzima. La trans-sialidasa podría definirse como una sialidasa particular. En lugar de hidrolizarácido siálico lo transfiere preferencialmente a beta-galactosas terminales presentes englicoproteínas y glicolípidos y difiere de las sialil y glicosil-transferasas conocidas en queno requiere un nucleótido-azúcar como dador. De los 16 aminoácidos que constituyen elsitio activo de la sialidasa de Salmonella typhimurium, 14 aminoácidos, incluyendo la Tyr342, están presentes en las mismas o en similares posiciones en la estructura primariade la trans-sialidasa. Tryparzosoma rangeli, parásito de origen americano no patógeno para el hospedadorhumano, libera al medio una sialidasa cuya secuencia primaria es 70 % homóloga a latrans-sialidasa de T. cruzi La estructura cristalográfica de la sialidasa obtenida en nuestrolaboratorio permitió obtener el modelo de la trans-sialidasa. La comparación de ambasestructuras permitió la identificación de unos pocos aminoácidos que modularían laactividad de transferencia. Los experimentos de mutagénesis dirigida sugirieron lapresencia de un sitio distinto de unión para el carbohidrato aceptor del grupo sialilo, yuna probable diferencia en la arquitectura de ambos sitios activos. Trypanosoma cruzzi is the protozoan haemoflagelate responsible for Chagas’ disease, whichaffects almost 18 million people in America, as reported recently by the World Health Organization (WHO, 1998). T. cruzzi trypomastigotes acquire sialic acid from hostglycoconjugates by means of a plasma membrane associated trans-sialidase, as it is unableto synthesize this sugar. This enzyme differs from all other known sialyl- and glycosyl-transferases in that it does not require a nucleotide sugar as donor. It has been involvedin key aspects of parasite’s infection and survival. This enzyme belongs to a large family of proteins encoded by at least 140 genes. Theseproteins contain the enzymatic region at the N-terminus, the only one required for trans-sialidaseactivity and an antigenic domain on the C-terminus. Some members of thefamily lack the enzymatic activity. Gene encoding inactive members are not a few, butrather are present in the same copy number, 60-80 per haploid genome, as those encodingactive trans-sialidase. The complete sequences of the enzymatic region of active aninactive members were compared and it showed a limited divergence among them: 20 outof the 642 amino acids in the region were found to differ. From these 20 amino acids, onlyone was found to be essential for enzymatic activity. A Tyr residue at position 342 of themature protein is deduced in active proteins while an His at the same position is presentin inactive ones. This naturally occurring Tyr324His substitution completely abolishedtrans-sialidase activity. In addition to Tyr, a second amino acid, Pro231, was found to benecessary for full enzymatic activity. A Pro231Ala change rendered the trans-sialidaseprotein partially active. Recombinant inactive proteins were purified and assayed for sialic acid and galactosebinding activity in agglutination tests. The enzymatically inactive trans-sialidases werefound to agglutinated de-sialilated erythrocytes but not untreated red blood cells. Assaysmade with mouse and rabbit red blood cells suggest that inactive trans-sialidases bind tobeta, rather than alpha terminal galactoses, the same specificity required by active trans-sialidases. At least some molecules in the trans-sialidase family that have lost their enzymaticfunction still retain their Gal-binding properties and might have a function aslectins in the parasite-host interaction. The trans-sialidase could be defined as a particular sialidase that, instead of hydrolyzingsialic acid, it preferentially transfers the monosaccharide to a terminal beta-galactose inglycolipids and glycoproteins. Fourteen amino acids residues, including Tyr342, out ofthe 16 amino acids that build the active site of the sialidase from Salmonella typhymurium,are present at the same or similar positions in the primary structure of trans-sialidase. The crystal structure of the sialidase from the closely related American trypanosome T.rangeli allowed the modeling of T. cruzi trans-sialidase. Comparison of these structuresallowed the identification of few amino acids that may modulate transferase activity. Mutagenesis experiments suggest the presence of a distinct binding site for the acceptorcarbohydrate and different arquitectural arrangements of both active sites. Fil: Cremona, María Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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