Caracterización bioquímica y funcional de las péptido deformilasas de tripanosomátidos

Resumen

La síntesis de proteínas comienza invariablemente en todos los organismos con metionina como primer aminoácido. Sin embargo el mecanismo asociado a su incorporación presenta diferencias entre eubacterias, organelos y eucariotes. El primer aminoácido iniciador como resultado de una modificación de la metionina-tRNA esta N-formilado a diferencia de las proteínas sintetizadas en el citoplasma de eucariotes. En eubacteria, la peptido deformilasa (PDF), una enzima perteneciente a la subfamilia de metaloproteasas, cataliza la remoción hidrolítica del grupo N-Formil . Esta metionina generalmente no permanece en la proteína madura sino que debe ser removida en una reacción posterior cuyo mecanismo involucra aminopetidadas las cuales comparten la misma especificidad de sustrato y son esenciales para la maduración post-traduccional de la proteína. En el pasado la deformilación fue considerada una característica exclusiva de procariotas, postulando a la PDF como un blanco bioquímico atractivo para el diseño de nuevos fármacos antibacteriales con baja toxicidad para células de mamíferos. Sin embargo la disponibilidad de secuencias de genomas completos de diversos organismos eucariotas incluidos protozoarios de relevancia biomédica como los Plasmodium sp y trypanosomátidos han permitido detectar homólogos eucariotes de la PDF. En el caso de Trypanosoma cruzi, Leishmania major y Trypanosoma brucei, hemos identificado dos : PDF-1 y PDF2. Aunque PDF-1 presenta una mayor homología con la deformilasa procariota en comparación con la PDF-2 ambas contienen los motivos característicos de esta familia de proteasas. Esta información postula a la PDF como un potencial y novedoso blanco bioquímico para el desarrollo de agentes quimoterapéuticos. La analogía en el mecanismo de síntesis de proteínas entre eubacterias y orgánulos, la localización mitocondrial determinada en este trabajo de la deformilasa tripanosomal, así como la caracterización de la PDF-1 de Trypanosoma cruzi, la cual presenta parámetros cinéticos similares a otras PDFs eucariotas, sugiere que esta enzima estaría llevando a cabo una función similar en trypanosomatidos participando en la maduración post-traduccional de proteínas codificadas por el genoma organelar o kinetoplasto, algunas de las cuales forman parte del metabolismo energético mitocondrial, específicamente a nivel del complejo de la cadena respiratoria. Mediante técnicas de silenciamiento genético por RNAi, hemos demostrado que tanto la PDF-1 como la PDF-2 son esenciales para la proliferación celular en el estadio procíclico de Trypanosoma brucei , mientras que estudios mediante doble reemplazo alélico de PDF-1 indican un papel determinante en la forma sanguínea, la cual constituye la forma clínicamente relevante de este organismo y los efectos están asociados a perturbación del potencial de membrana mitocondrial junto con alteraciones morfológicas de la mitocondria que pudieran tener una serie de repercusiones en procesos celulares tales como el tráfico vesicular, la homeostasis de lípidos e integridad del retículo endoplasmático, además de afectar diversos procesos metabólicos intrínsecos de este orgánulo.