Análise proteômica e transcricional de Paracoccidioides em condições que mimetizam a infecção

Abstract

O fungo Paracoccidioides é um patógeno humano com ampla distribuição na América Latina. A infecção se inicia por inalação de conídios e ou propágulos da forma miceliana que ao atingirem o pulmão do hospedeiro se diferenciam na fase leveduriforme. Embora o perfil de expressão gênica em Paracoccidioides venha sendo estudado, pouco se conhece sobre o padrão de expressão de genes desta espécie durante o processo infeccioso. Durante a infecção, patógenos regulam o metabolismo em resposta a diferentes tipos de estresse e quantidades variadas de nutrientes disponíveis no hospedeiro, presumivelmente permitindo a sua adaptação e sobrevivência. Os íons metálicos são elementos essenciais para a manutenção de importantes vias metabólicas, e por esse motivo, a capacidade de adquiri-los pelos patógenos, a partir de fontes disponíveis no organismo hospedeiro, é considerada um fator de virulência. O zinco é considerado um íon metálico essencial para todos os organismos, por ser requerido para transcrição, tradução, replicação, resistência ao estresse oxidativo e virulência. Transportadores para este íons são altamente expressos em condições de infecção por Paracoccidioides. O presente trabalho descreve a análise de genes e proteínas diferencialmente expressos em células leveduriformes de Paracoccidioides em condições que mimetizam a infecção. Foi realizada a comparação do perfil proteômico de Paracoccidioides durante a privação de zinco e na disponibilidade desse metal com o objetivo de se descrever os mecanismos utilizados pelo fungo para sobreviver no ambiente com baixa disponibilidade de zinco, mimetizando a condição encontrada pelo patógeno durante a infecção. Adicionalmente, foi realizada a análise transcricional de Paracoccidioides recuperado de animais infectados. Os dados revelaram que proteínas relacionadas com resposta ao estresse, metabolismo de aminoácidos, gliconeogênese e ciclo do metilcitrato foram regulados durante a privação de zinco. Os transcritos induzidos durante a infecção no pulmão foram aqueles predominantemente relacionados com metabolismo de lipídios, ácidos graxos e isoprenóides, metabolismo de aminoácidos, resposta ao estresse e virulência e metabolismo de carboidratos. A expressão diferencial dos genes e proteínas identificados foi confirmada por ensaios de qRT-PCR. Os dados gerados podem facilitar estudos funcionais de novos genes e proteínas os quais podem ser importantes para estratégias de sobrevivência e adaptação do Paracoccidioides no hospedeiro. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Paracoccidioides is a fungal human pathogen with a wide distribution in Latin America. The fungus causes infection through host inhalation of airborne propagules of the mycelial phase of the organism. These particles reach the lungs and differ in the yeast phase. Although gene expression in Paracoccidioides had been studied, little is known about the genome sequences expressed by this species during the infection process. During infection, pathogens regulate the metabolism in response to different types of stress and varying amounts of nutrients available in the host, presumably allowing its adaptation and survival. Metal ions are essential elements for the maintenance of important metabolic pathways, and therefore, the ability to acquire them by pathogens from sources available in the host organism, is considered a virulence factor. Zinc is considered a metal ion essential for all organisms, being required for transcription, translation, replication, resistance to oxidative stress and virulence. Here we describe the analysis of genes and proteins differentially expressed in yeast cells of Paracoccidioides under conditions mimicking of infection. It was performed a comparison of the proteomic profile of Paracoccidioides during zinc deprivation and in the availability of the metal in order to describe the mechanisms used by the fungus to survive in the environment with low vailability of zinc, mimicking the condition encountered by the pathogen during infection. Farther, was performed transcriptional analysis of Paracoccidioides recovered from lung of infected animals. The data revealed that proteins related to stress response, amino acid metabolism, gluconeogenesis and methylcitrate cycle were regulated during deprivation of zinc. The transcripts induced during infection in the lung were predominantly those related to lipid metabolism, fatty acid and isoprenoid, amino acid metabolism, carbohydrate metabolism and stress response and virulence. The differential expression of genes and proteins identified was confirmed by qRT-PCR assays. The data generated can facilitate functional studies of novel genes and proteins which may be important for survival strategies and adaptation of Paracoccidioides in the host.