Protozoología Molecular

Resumen

Los lípidos son los componentes principales de las membranas biológicas, cumpliendo funciones estructurales, de almacenamiento energético y de señalización intra- e intercelular. Comprenden un amplio grupo de compuestos, incluyendo ácidos grasos, esfingolípidos, glicerolípidos y esteroles, entre otros. Nuestro laboratorio está enfocado, desde distintas perspectivas, al estudio de la bioquímica y biología molecular del metabolismo de lípidos en diferentes microorganismos eucariotas (protistas). Esto es llevado a cabo mediante aproximaciones bioinformáticas, de biología molecular y genética y de un amplio espectro de metodologías analíticas para el estudio de especies lipídicas (Cromatografía Líquida y Gaseosa acoplada a Espectrometría de Masas –LC/MS-MS y GC/MS– Cromatografía en capa delgada, etcétera).

Líneas de Investigación

Tripanosomátidos. Búsqueda de blancos quimioterapéuticos mediante el análisis del metabolismo lipídico.

Una de las líneas de investigación comprende el estudio del metabolismo lipídico de Trypanosoma cruzi, agente etiológico del Mal de Chagas, y otros parásitos relacionados. En Argentina, esta enfermedad es transmitida por el invertebrado hematófago Triatoma infestans, vulgarmente conocido como “vinchuca”. En la actualidad, aproximadamente 80 millones de personas se encuentran en riesgo de infección en América, con una mortalidad cercana a 40000 personas por año, registrándose sólo en Argentina 3 millones de casos. No existen vacunas y las drogas utilizadas son tóxicas y de efectividad variable. Incluso han surgido cepas resistentes a los fármacos existentes, por lo que el desarrollo de nuevas drogas y la búsqueda de blancos para atacar al parásito son imperativos. Los parásitos Trypanosoma brucei y Leishmania major se encuentran estrechamente relacionados a T. cruzi, y también son agentes causales de severas enfermedades en el África Sub-Sahariana y países subdesarrollados. En nuestro laboratorio se ha caracterizado dos grupos de enzimas denominadas desaturasas y elongasas –que se encuentran significativamente conservadas en los 3 microorganismos mencionados– involucradas en la síntesis de ácidos grasos saturados, insaturados  y esfingolípidos. Estos lípidos son componentes esenciales de las membranas de los parásitos, confiriéndoles fluidez y el marco estructural y funcional que posibilitará su adaptación a nuevos entornos (por ejemplo durante el pasaje del vector al hospedador y vice versa). A través de estudios genéticos y químicos se han validado dos de estas enzimas (delta 9 y delta 12 desaturasas) como promisorios blancos para el desarrollo de nuevos agentes quimioterapéuticos. Actualmente, además de continuar el análisis de la esencialidad de estas desaturasas, a través de ensayos en modelos de infección en ratones, el laboratorio se dedica al estudio estructural de las mismas. Una nueva línea de investigación se focaliza en elucidar la relevancia de enzimas involucradas en la síntesis del ácido lipoico en tripanosomas.

Metabolismo de esteroles en ciliados.

Otra línea de investigación, incorporada a nuestro laboratorio en los últimos años, se dedica al estudio del metabolismo de esteroles en los ciliados modelo Tetrahymena thermophila y Paramecium tetraurelia, de interés biotecnológico. Tetrahymena thermophila lleva a cabo un número de transformaciones sobre los esteroles presentes en su medio de crecimiento. Estas transformaciones incluyen la inserción de dobles enlaces en las posiciones C5(6), C7(8) y C22(23) del esterol, y la remoción de grupos etilo en la posición 24 (dealquilación).  Mediante genética reversa, mutagénesis dirigida e interferencia del ARN hemos identificado las enzimas responsables de diferentes modificaciones sobre las estructuras esterólicas (esterol C5-desaturasa, esterol C24-deetilasa y esterol C7-desaturasa). La importancia del estudio detallado de estas biotransformaciones y de la identificación de las enzimas responsables radica en su potencial aplicación biotecnológica para la constitución de alimentos funcionales, ya que uno de los intermediarios del metabolismo del colesterol en este organismo es la pro-vitamina D3 (7-dehidrocolesterol). La vitamina D3 cumple un rol muy importante en el mantenimiento de la homeostasis ósea de calcio y fósforo y en la modulación de la inmunidad innata y adaptativa, asociando la insuficiencia de esta vitamina a la ocurrencia de enfermedades infecciosas y ótros desórdenes inmunes. Estudios epidemiológicos recientes han establecido una tendencia mundial a la insuficiencia nutricional de vitamina D, por lo tanto, la posible aplicación de estas biotransformaciones en la constitución de alimentos funcionales de origen animal tendría el doble beneficio de disminuir su contenido de colesterol con el concomitante enriquecimiento en pro-vitaminas D.

Publicaciones Seleccionadas

  •  Sterols metabolism in the filastereanCapsasporaowczarzaki has features that resemble both fungi and animals (2016) Najle SR, Molina MC, Ruiz-Trillo I, Uttaro AD. Open Biol.6, 160029.
  • Biosynthesis of very long chain fatty acids in Trypanosomacruzi(2015) Livore VI, Uttaro AD. Parasitol. Res. 114, 265-271.
  • Acquisition and Biosynthesis of Saturated and Unsaturated Fatty Acids by Trypanosomatids (2014) Antonio D. Uttaro. Mol. Biochem. Parasitol.196, 61–70.
  • Synergistic effect of inhibitors of fatty acid desaturases on Trypanosoma parasites (2013) Andrés Alloatti, Karina EJ. Tripodi, Antonio D. Uttaro. Parasitol. Res. 112, 3289–3294.
  • Najle SR, Nusblat AD, Nudel CB, Uttaro AD. (2013) The Sterol-C7 desaturase from the ciliate Tetrahymena thermophila is a Rieske Oxygenase, which is highly conserved in animals. Mol Biol Evol. 30(7):1630-43. doi: 10.1093/molbev/mst076.
  • Vacchina P, Tripodi KE, Escalante AM, Uttaro AD. (2012) Characterization of bifunctional sphingolipid Δ4-desaturases/C4-hydroxylases of trypanosomatids by liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry. Mol Biochem Parasitol 184(1):29-38
  • Alloatti, A., Gupta, S., Gualdrón-López, M., Nguewa, PA., Altabe, S.G., Deumer, G., Wallemacq, P, Michels, PAM.,Uttaro, A.D. (2011). Stearoyl-CoA desaturase is an essential enzyme for the parasitic protist Trypanosoma brucei. Biochem. Biophys. Res. Commun. 412, 286–290.
  • Alloatti, A., Uttaro, A.D. (2011). Highly specific methyl-end fatty-acid desaturases of trypanosomatids. Mol. Biochem. Parasitol. 175, 126-132.
  • Tomazic, ML., Najle, SR., Nusblat, AD., Uttaro, AD. Nudel, CB. (2011). A Novel Sterol Desaturase-Like Protein Promoting Dealkylation of Phytosterols in Tetrahymena thermophila. Eukaryotic Cell 10, 423-434.
  • Alloatti, A., Gupta, S., Gualdrón-López, M., Igoillo-Esteve, M., Nguewa, P.A., Deumer, G., Wallemacq, P., Altabe, S.G., Michels, P.A.M., and Uttaro, A.D. (2010). Genetic and chemical evaluation of Trypanosoma brucei oleate desaturase as a candidate drug target. PLoS ONE 5, e14239
  • Nusblat, A.D., Najle, S.R., Tomazic, M.L., Uttaro, A.D., and Nudel, C.B. (2009). C5(6) sterol desaturase from Tetrahymena thermophila: gene identification and knockout, sequence analysis and comparison to other C5(6) sterol desaturases. Eukaryotic Cell 8, 1287-1297.
  • Alloatti, A., Testero, S.A., and Uttaro, A.D. (2009). Chemical evaluation of fatty acid desaturases as drug targets in Trypanosoma cruzi. Int. J. Parasitol. 39, 985-993.

Colaboradores

  • Alejandro Nusblat y Clara Nudel, Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA Paul AM. Michels, Christian de Duve Institute and Université Catholique de Lovaine, Bruselas, Bélgica.

Subsidios

  • FONCyT, PICT-2014 Nº 1311 Tema: Análisis transcriptómico y funcional de la respuesta al colesterol exógeno en el ciliado de interés biotecnológico Tetrahymenathermophila.
  • Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica. PICT 2012 - 1301. "Evaluación de la biosíntesis de lipoato como blanco quimioterapéutico para el diseño de drogas de efecto pleiotrópico en tripanosomas".

Director

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Uttaro, Antonio D.
Sede CCT
Email: uttaro@ibr-conicet.gov.ar
Tel: +54 341 4237070
Oficina Int: 635
Laboratorio Int: 624

Investigadores

  • Sebastián R. Najle
  • Paola Vacchina

Becarios Doctorales

  • Josefina Hernandez
  • Nicolás Garcia Siburu
  • Vanesa Frea

Imágenes

Microscopía confocal de células del ciliado Tetrahymena thermophila. En azul, tinción del micro y macronúcleo. En verde, localización perinuclear y en microcuerpos de una desaturasa de esteroles fusionada a la proteína verde fluorescente.

Microscopia confocal mostrando la localización de la desaturasa (verde) y de fagosomas conteniendo bacterias fluorescentes rojas (derecha); Tinción con Nile Red, mostrando estructuras membranosas (rojo) y cuerpos lipídicos o “lipid droplets” en amarillo (izquierda).