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

  • A novel Tetrahymena thermophila sterol C-22 desaturase belongs to the Fatty Acid Hydroxylase/Desaturase superfamily (2022) Sanchez Granel ML, Siburu NG, Fricska A, Cida NG, Maldonado LL, Nudel CB, Uttaro AD, Nusblat AD. J. Biol. Chemistry. En prensa.
  • Functional characterization of the first lipoyl-relay pathway from a parasitic protozoon (2022) Scattolini A*, Lavatelli A*, Vacchina P, Lambruschi DA, Mansilla MC, Uttaro AD. Molecular Microbiology 117, 1352–1365.
  • Phagocytic and pinocytic uptake of cholesterol in Tetrahymena thermophila impact differently on gene regulation for sterol homeostasis (2021) Hernández J*, Gabrielli M*, Costa J, Uttaro AD. Scientific Reports 11, 9067.
  • Genome-wide Transcriptional Analysis of Tetrahymena thermophila Response to Exogenous Cholesterol (2020) Najle SR , Hernández J, Ocaña-Pallarés E, García Siburu N, Nusblat AD, Nudel CB, Slamovits CH, Uttaro AD J. Eukaryotic Microbiol. 67, 209–222.
  • Improved characterization of polyunsaturated fatty acids desaturases and elongases by coexpression in Saccharomyces cerevisiae with a protozoan acyl-CoA synthetase (2018) Tripodi KEJ, Berardi F, Uttaro AD. Eur J Lipid Sci Technol. 120(5) 1700474.
  • Lipoic acid metabolism in Trypanosoma cruzi as putative target for chemotherapy (2018) Vacchina P, Lambruschi DA, Uttaro AD. Exp Parasitol. 186, 17-23.
  • Sterols metabolism in the filasterean Capsaspora owczarzaki has features that resemble both fungi and animals (2016) Najle SR, Molina MC, Ruiz-Trillo I, Uttaro AD. Open Biol. 6, 160029.