A UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase de Rhodnius prolixus como possível alvo da ação do jaburetox

Abstract

Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo de 10 kDa derivado de uma das isoformas de urease de Canavalia ensiformis. Em um estudo anterior realizado com o triatomíneo vetor da doença de Chagas Triatoma infestans, esse peptídeo foi encontrado interagindo com a proteína UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase (UAP), alterando também sua atividade enzimática no sistema nervoso central, in vivo e in vitro. A UAP já foi encontrada em eucariotos, bactérias e vírus, estando relacionada com as rotas de produção de quitina, N-glicosilação e síntese de glicoinositolfosfolipídeos. Assim, o presente trabalho tem três objetivos: i) investigar o efeito de Jbtx sobre a atividade enzimática e a expressão gênica da UAP do inseto modelo Rhodnius prolixus, ii) clonar e expressar a UAP e iii) estudar a UAP filogeneticamente. Para a primeira parte, foram avaliados, no triatomíneo R. prolixus, a atividade enzimática da UAP e o perfil de expressão dessa enzima e da quitina sintase em insetos controles e alimentados com Jbtx. Para a segunda, o cDNA da enzima de R. prolixus foi clonado em vetor pET-15b e expressado em Escherichia coli Rosetta 2. A purificação da enzima recombinante foi feita por cromatografia de afinidade a níquel. Para a terceira parte, foram buscadas sequências de aminoácidos homólogas às da UAP de R. prolixus no servidor pHmmer e foi construída uma árvore filogenética com o método de Máxima Verossimilhança. Os resultados obtidos indicam que o Jbtx aumenta a atividade enzimática da UAP em glândulas salivares, corpo gorduroso e epiderme, enquanto diminui a expressão da UAP em intestino médio anterior, túbulos de Malpighi, glândulas salivares, corpo gorduroso, epiderme e sistema nervoso central, assim como a expressão da quitina sintase nos mesmos órgãos e no intestino médio posterior. Foi obtida uma UAP recombinante de 56 kDa, compatível com peso molecular previsto in silico. A árvore filogenética construída contém 40 sequências, sendo 38 de insetos e 2 sequências de grupo externo. A árvore segue o padrão de evolução dos insetos e foi identificado um novo organismo com potenciais dois genes codificantes de UAP. Esse trabalho apresenta a primeira evidência de que Jbtx altera a expressão gênica em R. prolixus. O resultado obtido pela análise filogenética indica que a UAP é uma enzima ancestral à diversificação em Insecta.

Jaburetox (Jbtx) is a 10 kDa peptide derived from a urease isoform of Canavalia ensiformis. In a previous work with the triatomine vector of Chagas’ disease Triatoma infestans, this peptide was found interacting with the protein UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase (UAP), also increasing the UAP enzymatic activity in the central nervous system in vivo and in vitro. UAP has been described in eukaryotes, bacteria and virus, and is involved in chitin production, N-linked glycosylation and glyco inositol phospholipids synthesis pathway. Thus, the present work has three main aims: i) to understand the effect of Jbtx on this enzyme on the model insect Rhodnius prolixus, ii) to clone and express UAP and iii) to study UAP from a phylogenetic point of view. Firstly, UAP enzymatic activity and its expression profile, as well as the chitin synthase expression, were analysed in the triatomine R. prolixus in saline- or Jbtx-fed insects. Secondly, the cDNA from R. prolixus’ UAP was cloned into the pET-15b vector and expressed in Escherichia coli Rosetta 2. The recombinant enzyme was purified through a nickel affinity chromatography. Thirdly, homolog sequences to R. prolixus’ UAP were searched in pHmmer database and a phylogenetic tree was built using the Maximmum Likelihood method. The results obtained indicate that Jbtx increases UAP enzymatic activity in salivary glands, fat body and epidermis, while decreasing UAP’s expression in the anterior and posterior midgut, Malpighian tubules, salivary glands, fat body, epidermis and central nervous system, as well as the chitin synthase expression in the same organs and the posterior midgut. A 56 kDa recombinant UAP was obtained, in agreement with the in silico estimated size. The phylogenetic tree built has 40 sequences, from which 38 are from insects and 2 are from mammals (external group). The tree follows the insect evolution patterns and a new organism containing two potential UAP coding genes was identified. This work presents the first evidence that Jbtx is able to interfere in the gene expression in R. prolixus. The results obtained through phylogenetic analysis shows that UAP is an enzyme ancestral to the diversification in Insecta.