Perfil proteômico de Cryptococcus neoformans exposto ao óleo essencial de Lavandula angustifolia

Abstract

O complexo de espécies Cryptococcus neoformans, agente etiológico da criptococose, infecta preferencialmente pacientes imunocomprometidos. Além de ser a segunda maior responsável por mortes entre pacientes HIV, a meningite criptococose soma mais de 181 mil óbitos anualmente devido tratamento tardio e opções limitadas de tratamento. Assim, estudos com foco na identificação de substâncias e/ou moléculas com atividade antifúngica são urgentemente necessários, sendo os óleos essenciais considerados uma fonte promissora na busca por novas estratégias terapêuticas. Aqui, avaliamos as alterações moleculares ocasionadas no C. neoformans var. grubii (H99) pela exposição ao óleo essencial de Lavandula angustifolia (OEL) utilizando uma abordagem proteômica. As proteínas identificadas foram categorizadas por anotação gênica e no contexto de funções enzimáticas de vias metabólicas, utilizando o software Blast2Go. Foram identificadas 2.134 proteínas, dentre as quais 21 foram consideradas diferencialmente expressas, 78 exclusivas quando expostas ao OEL e 17 exclusivas no controle. De maneira geral, o OEL parece induzir a expressão de proteínas envolvidas no estresse oxidativo, como a P5Cdh, além de alterar vias metabólicas importantes para o fungo. A ativação do ciclo do TCA a partir da maior expressão de proteínas do ciclo e ao acúmulo de subprodutos (succinato, acetaldeído e piruvato) somado a uma menor expressão de proteínas participantes da fosforilação oxidativa sugerem um acúmulo de espécies reativas de oxigênio (ERO) e uma menor formação de ATP. Além das EROs causarem estresse oxidativo, seu acúmulo é conhecido por afetar a integridade da membrana, dado confirmado durante validação experimental. Alterações em vias responsáveis por combater o estresse oxidativo como da glutationa e da prolina, também foram observados, sendo o segundo substrato também usado como fonte de energia. Alterações em outros metabolismos que possuem funções significativas além de servirem como fonte alternativa de energia, como a purina e o inositol, também foram observadas. Desta maneira, podemos concluir que a exposição das células do C. neoformans (H99) ao OEL afetou funções mitocondriais como a síntese de ATP e a formação excessiva de EROs. obrigando a célula a desenvolver mecanismos para obter energia de fontes alternativas e também se proteger do estresse oxidativo.

The Cryptococcus neoformans species complex, the etiologic agent of cryptococcosis, preferentially infects immunocompromised patients. In addition to being the second leading cause of deaths among HIV patients, cryptococcal meningitis accounts for more than 181,000 deaths annually due to late treatment and limited treatment options. Thus, studies focusing on the identification of substances and/or molecules with antifungal activity are urgently needed, with essential oils being considered a promising source in the search for new therapeutic strategies. Here, we evaluated the molecular alterations caused in C. neoformans var. grubbi (H99) by exposure to Lavandula angustifolia essential oil (LEO) using a proteomics approach. The identified proteins were categorized by gene annotation and in the context of enzymatic functions of metabolic pathways, using the Blast2Go software. A total of 2,134 proteins were identified, of which 21 were considered differentially expressed, 78 exclusive when exposed to LEO and 17 exclusively in the control. In general, OEL seems to induce the expression of proteins involved in oxidative stress, such as P5Cdh, in addition to altering important metabolic pathways for the fungus. The activation of the TCA cycle of the greater expression of cycle proteins and the accumulation of by-products (succinate, acetaldehyde and pyruvate) added to a lower expression of proteins participating in oxidative phosphorylation suggest an accumulation of reactive oxygen species (ROS) and less ATP formation. In addition to ROS causing oxidative stress, their accumulation is known to affect membrane integrity, as confirmed during experimental validation. Changes in pathways responsible for combating oxidative stress, such as glutathione and proline, were also observed, with the second substrate also being used as an energy source. Changes in other metabolisms that have significant functions beyond serving as an alternative source of energy, such as purine and inositol, were also observed. Thus, we can conclude that exposure of C. neoformans (H99) cells to LEO affected mitochondrial functions such as ATP synthesis and excessive formation of ROS. Forcing the cell to develop mechanisms to obtain energy from alternative sources and also protect it from oxidative stress.