Differential protein expression in developmental stages of Trypanosoma cruzi I isolated from a patient with chronic chagasic cardiomyopathy

Biomédica 2011;31:503-13 Expresión diferencial entre estadios de T. cruzi I ARTÍCULO ORIGINAL Expresión diferencial entre estadios de Trypanosoma cruzi I en el aislamiento de un paciente con cardiomiopatía chagásica crónica de zona endémica de Santander, Colombia Martha Lucía Díaz1, Rodrigo Torres2, Clara Isabel González1 Grupo de Inmunología y Epidemiología Molecular, GIEM, Facultad de Salud, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Grupo de Bioquímica y Microbiología, Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 1 Introducción. Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas. Durante la infección en los huéspedes mamíferos, se observan dos formas del parásito: tripomastigotes y amastigotes. En el curso de la diferenciación del parásito cada estadio expresa un patrón de proteínas específicas de fase, las cuales son responsables de sus características morfológicas, bioquímicas y biológicas, que podrían estar determinando un papel importante en la capacidad infecciosa, virulencia y supervivencia del parásito. Objetivo. Analizar la expresión diferencial entre los estadios tripomastigote y amastigote de un aislamiento de T. cruzi I, utilizando la electroforesis en dos dimensiones y la identificación de las proteínas diferencialmente expresadas mediante espectrometría de masas. Materiales y métodos. Se utilizó un clon del aislamiento MHOM/07/338 de T. cruzi I y, mediante electroforesis en dos dimensiones, se compararon los perfiles proteicos de los estadios tripomastigote y amastigote del parásito. Las imágenes se analizaron con el software PDQuest y las proteínas diferencialmente expresadas se identificaron por MALDI TOF o LC MS/MS. Resultados. Los geles bidimensionales mostraron un promedio de 325 manchas proteicas en cada estadio. En los análisis comparativos se detectaron 21 manchas “sobreexpresadas” en el estadio tripomastigote y 30, en el estadio amastigote. Se seleccionaron 16 proteínas para identificación por espectrometría de masas y se clasificaron en diferentes categorías funcionales. Conclusiones. Las proteínas exclusivas de T. cruzi relacionadas, principalmente, con metabolismo glucolítico y ensamble del citoesqueleto, fueron las que presentaron una mayor expresión diferencial entre los estadios tripomastigote y amastigote del parásito. Estas proteínas podrían ser utilizadas para el diseño de fármacos. Palabras clave: Trypanosoma cruzi, enfermedad de Chagas, proteómica, cardiomiopatía chagásica, Colombia. Differential protein expression in developmental stages of Trypanosoma cruzi I isolated from a patient with chronic chagasic cardiomyopathy Introduction. Trypanosoma cruzi is the causative agent of Chagas disease. During infection in mammalian hosts, two main forms of the parasite are observed: trypomastigotes and amastigotes. During differentiation, each stage of the parasite expresses a pattern of proteins specific to each phase--proteins which are responsible for the cell’s morphological, biochemical and biological properties. These properties ultimately govern the infectivity, virulence and survival of the parasite. Objective. A differential expression analysis was conducted to compare trypomastigote and amastigote stages of T. cruzi I isolate, and to identify proteins differentially expressed by means of mass spectrometry. Materials and methods. A T. cruzi clone of the strain MHOM/07/338 was used to analyze the differential expression between trypomastigote stages of a T. cruzi isolate, using two-dimensional electrophoresis and identification of diferentially expressed proteins by mass spectrometry. The protein profiles of the stages of the parasite were obtained by two-dimensional gel electrophoresis and visualized in gels dyed with Coomassie blue. The images were analyzed with PDQuest software and the differential expression of the proteins was identified by MALDI TOF or LC MS/MS. Results. The two-dimensional gels revealed an average of 325 protein spots in each stage. The comparative analyses detected 21 spots that were overexpressed in the trypomastigote stage and 30 in the amastigote stage. Sixteen of the overexpressed proteins were selected for identification by mass spectrometry and classified in several functional categories. 503 Díaz ML, Torres R, González CI Biomédica 2011;31:503-13 Mass spectrophotometry determined that the proteins were associated mainly with glucolytic metabolism and assembly of the cytoskeleton constituents. Conclusions. The differential expression between trypomastigote and amastigote stages consisted of proteins specific to T. cruzi and are potential targets for the design of treatment drugs. Key words: Trypanosoma cruzi, Chagas disease, proteomics, chagasic cardiomyopathy, Colombia. Trypanosoma cruzi, el agente causal de la enfermedad de Chagas, es un parásito protozoario hemoflagelado. Esta enfermedad es un problema importante de salud pública en Centroamérica y Suramérica; actualmente se estima que entre 8 y 15 millones de personas están infectadas con este parásito y cerca de 28 millones se encuentran en riesgo de adquirir la infección (1). Hasta el momento, no existen vacunas disponibles y los fármacos en uso, nifurtimox y beznidazol, presentan poca eficacia para el tratamiento de la fase crónica de la enfermedad y graves efectos colaterales. Trypanosoma cruzi cumple su ciclo de vida en la naturaleza entre dos huéspedes diferentes: uno invertebrado, representado por insectos reduvídeos de la subfamilia Triatominae, y uno vertebrado, representado por mamíferos como el hombre, animales domésticos y silvestres. Durante su ciclo, T. cruzi presenta cuatro estadios: epimastigotes, tripomastigotes sanguíneos, tripomastigotes metacíclicos y amastigotes. Los epimastigotes se encuentran en el intestino medio del insecto y son las formas de replicación, las cuales se diferencian en tripomastigotes metacíclicos, las formas infecciosas. Cuando estas formas alcanzan un huésped vertebrado como el hombre, rápidamente invaden las células huésped y en el citoplasma se convierten en amastigotes, los cuales se multiplican hasta llenar casi completamente la célula; en este momento, los amastigotes se transforman en tripomastigotes muy móviles que rompen la célula y son liberados a la sangre, desde donde pueden invadir otras células (2). Este ciclo de vida tan complejo exige, por parte del parásito, una rápida adaptación a los diferentes ambientes; por lo tanto, se espera que en el curso de la diferenciación del parásito cada estadio Correspondencia: Clara Isabel González, Escuela de Bacteriología, Facultad de Salud, Universidad Industrial de Santander, Carrera 32 N° 2931, oficina 419, Bucaramanga, Colombia. Teléfono: (577) 6322429; telefax: (577) 6322429. Recibido: 06/12/10; aceptado:07/07/11 504 exprese un patrón de proteínas específicas de fase, responsables de sus características morfológicas, bioquímicas y biológicas, que pudieran jugar un papel i (...truncated)