Avaliação da modulação da atividade de macrófagos por infecção de Cryptococcus gattii e Cryptococcus neoformans : alterações na via de sinalização mTOR

Abstract

Cryptococcus neoformans e Cryptococcus gattii são os agentes etiológicos da criptococcose, micose sistêmica que afeta principalmente os pulmões e o sistema nervoso central. O processo infeccioso inicia com a inalação de células de criptococcus e deposição nos alvéolos pulmonares, onde uma complexa interação com macrófagos inicia. Esta interação normalmente resulta na inibição da função de macrófagos podendo acarretar em apoptose das células de defesa. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar vias e genes em macrófagos afetados pela infecção por C. neoformans e C. gattii. Para isso, foi realizada uma análise transcricional comparativa para avaliar mudanças em macrófagos expostos a C. neoformans e C. gattii. Macrófagos pré-ativados da linhagem J774.A1 foram infectados com C. neoformans linhagem H99 e C. gattii linhagem R265 por 6 horas. O RNA poli-adenilado destes macrófagos foi purificado e submetido a sequenciamento no sistema Ion PGM, no qual foi detectada a expressão alterada em cerca de 40 genes de J774.A1 pela presença de ambas leveduras. Esses genes diferencialmente expressos foram usados como dados de entrada no programa String 10, gerando duas diferentes redes com mais 700 proteínas. Essas redes foram analisadas no programa Cytoscape 2.8.3 e observamos que a maioria dos bioprocessos que apresentavam pelo menos um gene diferencialmente expresso estavam relacionadas com a via Akt/mTOR. Para a confirmação dos dados de RNAseq, nós realizamos qRT-PCRs dos genes dos macrófagos envolvidos com esta via. Todos os genes apresentaram redução da expressão após 24 horas de interação com as células fúngicas. Também realizamos análises de Western blot para avaliar a expressão de Akt total, S6K total e fosforilada e GSK-3β fosforilada em macrófagos pré-ativados J774.A1 após a incubação com as linhagens fúngicas. Observamos uma diminuição nos níveis de S6k e GSK-3β fosforiladas após 24 horas de interação sugerindo que o mTORC1 apresenta uma menor atividade em macrófagos infectados com C. neoformans e C. gattii. Nossos resultados indicam que C. neoformans e C. gattii conseguem explorar a modulação de várias vias para potencialmente reduzir a atividade antifúngica destas células, uma vez que essa via está envolvida em processos chaves da resposta imune.

Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii are the etiological causes of cryptococcosis, systemic mycosis that mainly affects the lungs and central nervous system. The infectious process for both species starts with the inhalation of yeast cells and deposition in lung alveoli, where a complex interaction of cryptococcal cells with macrophages takes place. This interaction normally results in the inhibition of macrophage function or even apoptosis. Therefore, the aim of this project was to evaluate pathways and genes in macrophages affected by the C. neoformans and C. gattii infection. For that, a genome-scale comparative analysis of transcriptional changes in macrophages exposed to C. neoformans and C. gattii was conducted. Pre-activated J774.A1 macrophage cells were infected with C. neoformans H99 strain and C. gattii R265 strain for 6 hours. Poly(A) RNA was purified from macrophage cells and submitted to sequencing in an Ion PGM System. Transcriptome analysis revealed an altered expression of near 40 genes in j774.A1 by the presence of both yeasts. These differentially expressed genes were used as input in String 10, resulting in two different networks with more 700 proteins. These networks were analyzed in the Cytoscape 2.8.3 software and we notice that the major bioprocesses with at least one differentially expressed gene was related with de Akt/mTOR pathway. For the confirmation of the RNAseq data, we performed qRT-PCRs of macrophage genes that were involved in the mTOR pathway. All of the genes present reduction of the expression after 24 hours of incubation with the fungal cells. We also performed Western blot analysis for evaluate the expression of total AKT, total and phosphorylated S6K and phosphorylated GSK-3β in pre-activated J774.A1 macrophages cells after the incubation with the same fungal strains. We observed a decrease in the levels of the phosphorylated proteins S6K e GSK-3β after 24 hours of co-incubation suggesting that the mTORC1 present less activity in macrophages infected with C. neoformans and C. gattii. Our results indicate that C. neoformans and C. gattii can exploit the modulation of many pathways, between them the Akt/mTOR pathway. Using this strategy, fungal cells potentially reduce macrophage antifungal activities, once this pathway is involved in key processes in the immune response.