Disruption of the inositol phosphorylceramide synthase gene affects Trypanosoma cruzi differentiation and infection capacity
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A interrupção do gene da inositol fosforilceramida sintase afeta a diferenciação e a capacidade de infecção do Trypanosoma cruzi
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Resumo
Os esfingolipídios (SLs) são componentes essenciais de todas as membranas celulares eucarióticas. Em fungos, plantas e muitos protozoários, o principal SL é o inositol-fosforilceramida (IPC). O Trypanosoma cruzi é um protozoário parasita causador da doença de Chagas (DC), uma doença crônica para a qual não existem vacinas ou tratamentos eficazes. A sintase de IPC (IPCS) tem sido considerada uma enzima alvo ideal para o desenvolvimento de fármacos, pois os SLs contendo fosfoinositol estão ausentes em células de mamíferos e a atividade da enzima foi descrita em todas as formas do parasita T. cruzi . Além disso, a IPCS é uma proteína integral de membrana conservada entre outros cinetoplastídeos, incluindo a Leishmania major , para a qual inibidores específicos já foram identificados. Utilizando um protocolo CRISPR-Cas9, geramos mutantes knockout (KO) de T. cruzi nos quais ambos os alelos do gene IPCS foram inativados. Demonstramos que a ausência de atividade do IPCS não afeta a proliferação de epimastigotas nem sua suscetibilidade a compostos identificados como inibidores do IPCS de *L . major * . No entanto, a interrupção do gene IPCS de *T . cruzi* afetou negativamente a diferenciação de epimastigotas em tripomastigotas metacíclicos, bem como a proliferação de amastigotas intracelulares e a diferenciação de amastigotas em tripomastigotas derivados de cultura de tecidos. Em consonância com estudos anteriores que sugerem que o IPC é um componente de membrana essencial para a sobrevivência do parasita no hospedeiro mamífero, mostramos que mutantes nulos para IPCS de *T . cruzi* são incapazes de estabelecer infecção * in vivo* , mesmo em camundongos imunodeficientes.
Abstract
Sphingolipids (SLs) are essential components of all eukaryotic cellular membranes. In fungi, plants and many protozoa, the primary SL is inositol-phosphorylceramide (IPC). Trypanosoma cruzi is a protozoan parasite that causes Chagas disease (CD), a chronic illness for which no vaccines or effective treatments are available. IPC synthase (IPCS) has been considered an ideal target enzyme for drug development because phosphoinositol-containing SL is absent in mammalian cells and the enzyme activity has been described in all parasite forms of T. cruzi. Furthermore, IPCS is an integral membrane protein conserved amongst other kinetoplastids, including Leishmania major, for which specific inhibitors have been identified. Using a CRISPR-Cas9 protocol, we generated T. cruzi knockout (KO) mutants in which both alleles of the IPCS gene were disrupted. We demonstrated that the lack of IPCS activity does not affect epimastigote proliferation or its susceptibility to compounds that have been identified as inhibitors of the L. major IPCS. However, disruption of the T. cruzi IPCS gene negatively affected epimastigote differentiation into metacyclic trypomastigotes as well as proliferation of intracellular amastigotes and differentiation of amastigotes into tissue culture-derived trypomastigotes. In accordance with previous studies suggesting that IPC is a membrane component essential for parasite survival in the mammalian host, we showed that T. cruzi IPCS null mutants are unable to establish an infection in vivo, even in immune deficient mice.
Assunto
Trypanosoma cruzi, Esfingolipídeos, Ceramidas, Doença de chagas, Desenvolvimento de medicamentos
Palavras-chave
Parasitic diseases, Epimastigotes, Trypomastigotes, Trypanosoma cruzi, Amastigotes, Polymerase chain reaction, Transfection, Cell differentiation
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https://journals.plos.org/plosntds/article?id=10.1371/journal.pntd.0011646