Estudio de la familia MASP (mucin associated surface proteins) de trypanosoma cruzi y de su variabilidad interclonal

Resumen

Trypanosma cruzi, es un importante patógeno responsable de una de las enfermedades parasitarias más importantes en humanos, la enfermedad de Chagas. Esta parasitosis, que tradicionalmente ha sido afincada en el continente Latinoamericano, es exportada a países no-endémicos a través de movimientos migratorios, alcanzando una cifra de infectados superior a los 8 millones (Organización Mundial de la Salud ; Rassi, Rassi, Marin-Neto 2010; World Health Organization 2015). Este kinetoplástido presenta un ciclo de vida complejo, necesitando de dos hospedadores (insecto vector y hospedador mamífero) y de al menos, cuatro estados morfológicos y funcionales (uno de ellos obligatoriamente intracelular). La heterogeneidad y diversidad genética de las poblaciones naturales de T. cruzi junto con la variabilidad propia del hospedador humano, hacen que la enfermedad de Chagas presente un cuadro clínico variable. Las principales patologías que se derivan de esta enfermedad son la cardiopatía y las manifestaciones mega del aparato digestivo como megacolon , megaesófago mega duodeno o mega coledoco. En la actualidad existen dos fármacos (Nifurtimox y Benzinidazol) que permiten el tratamiento de esta enfermedad, ambos ligados a una inherente toxicidad y a una eficacia limitada a los primeros compases de la infección. Para poder avanzar en el conocimiento aplicado como por ejemplo la búsqueda de nuevos fármacos, moléculas diagnóstico o vacunas, es imprescindible entender la compleja biología básica de este organismo y los mecanismos que le permiten perpetuarse y sobrevivir tanto en el insecto vector como en el hospedador humano. El proyecto genoma de Tritryp reveló una de las características más distintivas de Trypanosoma cruzi y es que, en comparación con el resto de kinetoplástidos, este parásito presenta una gran expansión de genes codificantes para proteínas de superficie en su genoma (El-Sayed et al. 2005a). Entre todas ellas, la familia de genes “mucin-associated surface proteins” (MASPs), específica de T. cruzi y fuera, por tanto, de la zona de sintenia con Leishmania spp. y Trypanosoma brucei, destaca por su abundante presencia en el genoma y por unos altos niveles de co-expresión simultánea (Atwood et al. 2005; Atwood et al. 2006; dos Santos et al. 2012). Si a esto le sumamos que la mayoría de sus proteínas se localizan en la membrana del parásito mientras que algunas de ellas son capaces de ser secretadas, la familia MASP puede ser un factor clave en los procesos de infección por T. cruzi, pudiendo participar tanto en la interacción parásito-hospedador como en la evasión de la respuesta inmune (Bartholomeu et al. 2009; De Pablos et al. 2011; dos Santos et al. 2012; Garcia et al. 2007). Evidencias experimentales recientes demuestran la importancia de considerar la existencia de heterogeneidades fenotípicas entre células isogénicas de una misma población (organismos unicelulares) o de un mismo organismo (organismos pluricelulares) como un mecanismo para interaccionar con su medio externo y responder a éste (Balazsi, van Oudenaarden, Collins 2011; Pelkmans 2012; Seco-Hidalgo, Osuna, Pablos 2015). Así, en protozoos pertenecientes tanto al orden Apicomplexa como Kinetoplastida, las variaciones clonales entre células individuales pueden determinar aspectos cruciales como la infectividad o la capacidad de supervivencia en el hospedador (Kafsack et al. 2014; Laffitte et al. 2014; Rovira-Graells et al. 2012a; Seco-Hidalgo, Osuna, Pablos 2015; Souza et al. 2011; Ubeda et al. 2014). Adicionalmente, se ha visto una fuerte relación entre la heterogeneidad fenotípica y las familias génicas que intervienen en la interacción párasito-hospedador (Amambua-Ngwa et al. 2012; Niang, Yan Yam, Preiser 2009; Recker et al. 2011; Rovira-Graells et al. 2012b; Seco-Hidalgo, Osuna, Pablos 2015). En este contexto y con el objetivo de obtener una mejor comprensión del grado de variación entre poblaciones celulares de un mismo estadío del ciclo de vida de T. cruzi, este trabajo de tesis se ha centrado en determinar tanto la variabilidad de las secuencias de la familia MASP entre cepas de diferentes orígenes filogenéticos como en caracterizar la heterogeneidad transcripcional de esta familia entre diferentes líneas isogénicas pertenecientes a una única población de T. cruzi. Así, se ha podido observar como, a diferencia de lo que ocurre con los pseudogenes, donde existe una mayor variabilidad entre cepas, las secuencias de genes de la familia MASP conservan el orden filogenético. Al respecto, también se ha descrito como los miembros de esta familia, genes y pseudogenes, evolucionan a diferentes velocidades evolutivas, encontrándose determinados miembros de esta familia (incluyendo pseudogenes) que están sometidos a una mayor presión positiva de la selección natural, lo que hace que sus secuencias se mantengan altamente conservadas entre las diferentes cepas de T. cruzi analizadas. Por otra parte, este trabajo supone la primera caracterización de la heterogeneidad transcripcional de la familia MASP dentro de una única población de T. cruzi. Para ello se han aplicado varias técnicas moleculares, que han permitido realizar los análisis tanto sobre el ARN como sobre las proteínas de un total de 8 líneas isogénicas de epimastigotes de la cepa Pan4. Todos los resultados muestran el alto grado de variabilidad clonal en la expresión de la familia MASP, donde todas las líneas celulares fueron transcripcionalmente diferentes. Adicionalmente, entre los diferentes clones de T. cruzi, se han analizado otros aspectos fenotípicos como son el crecimiento, la metaciclogénesis espontánea o la producción y excreción de diferentes catabolitos al medio, revelándose de nuevo un comportamiento heterogéneo, con marcadas diferencias entre cada una de las líneas isogénicas de T. cruzi(Seco-Hidalgo, De Pablos, Osuna 2015a). Aunque que se desconoce cual es la estrategia evolutiva que mantiene el polimorfismo en la expresión de la familia MASP y la heterogeneidad fenotípica (apuesta diversificada o plasticidad adaptativa), la variabilidad clonal descrita en este trabajo se postula como una importante ventaja para T. cruzi, permitiendo una rápida respuesta de las formas epimastigotes del parásito ante las presiones y cambios ambientales que existen en el tracto digestivo del triatomino.