Efeitos da rottlerin na esquizogonia eritrocitária de Plasmodium falciparum e implementação e avaliação de teste in vitro por fluorescência de atividade antiplasmodial

Abstract

A malária é uma doença infecciosa causada por protozoários Plasmodium spp. O P. falciparum é considerado o mais severo por ser o responsável pela maioria dos casos de morte causados pela doença. Devido ao rápido surgimento de cepas de P. falciparum resistentes às drogas antimalariais dá-se a importância de realizar um screening de compostos da biodiversidade, além de elucidar os mecanismos de ação de substâncias com comprovada ação antiplasmodial, como por exemplo, a rottlerin, um inibidor da proteína quinase C. As proteínas quinases desempenham um papel essencial em muitas funções celulares, o que as tornam alvos muito atraentes para o desenvolvimento de novas drogas. A metodologia considerada padrão ouro para avaliar a atividade antimalárica de drogas é o ensaio com incorporação de hipoxantina tritiada. No entanto, o alto custo, a adoção de medidas de segurança e a produção de lixo radioativo limitam a utilização desta técnica. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram à implementação do teste de atividade antiplasmodial baseado em fluorescência com SYBR Green I®, avaliação da atividade antimalárica das subfrações cromatográficas de sílica-gel do extrato de acetato de etila de Qualea grandiflora, uma planta típica do Cerrado brasileiro, e avaliação dos efeitos da rottlerin no ciclo intra-eritrocitário do P. falciparum por métodos bioquímicos e citofluorimétricos. Três subfrações de Q. grandiflora apresentaram atividade antiplasmodial moderada, sem atividade citotóxica e hemolítica aparentes. Foi demonstrado o efeito da rottlerin, um potencial efetor da autofagia, sobre o ciclo eritrocitário de P. falciparum por citometria de fluxo. De fato, a análise da população enriquecida de esquizonte de P. falciparum em cultura tratada por rottlerin comparada com a não tratada revelou que houve inibição da diferenciação dos merozoítos, acarretando na morte rápida do parasito. A fim de entender quais eram os alvos proteicos de ação desta molécula, foi realizada uma análise proteômica comparativa preliminar por eletroforese bidimensional. Três proteínas, Heat Shock Protein 90 (HSP90), 3-fosfoglicerato quinase (3-PGK) e lactato desidrogenase (LDH), superexpressas na população de esquizontes não tratada com a rottlerin foram identificadas. Estas proteínas pertencem à classe de proteínas quinases ou possuem um domínio de interação com quinase. A HSP90 está envolvida no processo de enovelamento proteico com um papel fundamental no crescimento e desenvolvimento do parasito e, consequentemente, estudada como potencial alvo de droga antiplasmodial. A LDH e a 3-PGK são enzimas do metabolismo da glicose, e assim, potenciais alvos bem conhecidos para compostos antimaláricos devido à dependência deste parasito à glicólise para produção de energia. O estudo da biodiversidade do Cerrado pode contribuir para a descoberta de compostos antimalariais e a conservação deste bioma ameaçado. A não detecção das proteínas identificadas na presença de rottlerin pode estar relacionada à indução da autofagia na esquizogonia eritrocitária e constituem potenciais alvos de drogas antimaláricas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Malaria is an infectious disease caused by Plasmodium spp protozoa. The P. falciparum is considered the most severe, since it is responsible for the majority of deaths related to this disease. Due to the rapid emergence of resistant strains of P. falciparum against antimalarial drugs, a great importance can be given to the screening of biodiversity compounds in addition to elucidate the mechanisms of action of substances with demonstrated antiplasmodial action such as rottlerin, an inhibitor of protein kinase C. Protein kinases play a pivotal role in many cellular functions, which make them very attractive targets for the development of new drugs. The methodology considered the gold standard for assessing antimalarial drug activity is the [3H]hypoxanthine incorporation assay. However, the high cost, adoption of safety regulations and the production of radioactive waste limit the application of this technique. Therefore, the objectives of this study were to implement the antiplasmodial activity test based on SYBR® Green I fluorescence, assessment of antimalarial activity of silica gel chromatographic subfractions of Qualea grandiflora ethyl acetate extract, a typical plant of the Brazilian Cerrado, and assessment of the rottlerin‟s effects in erythrocytic cycle of P. falciparum by biochemical and cytofluorimetric methods. Three subfractions of Q.grandiflora showed moderate antiplasmodial activity without apparent cytotoxic and hemolytic activities. It was demonstrated the effect of rottlerin, a potencial autophagy effector, on P. falciparum erythrocytic cycle by flow cytometry. In fact, analysis of the schizont enriched population of P. falciparum in rottlerin-treated culture compared to untreated ones revealed that there was an inhibition of merozoites differentiation, resulting in the rapid death of the parasite. In order to elucidate which proteins were the targets of rottlerin action, a preliminary comparative proteomic analysis by two-dimensional electrophoresis was performed. Three proteins, heat shock protein 90 (HSP90), 3- phosphoglycerate kinase (PGK-3) and lactate dehydrogenase (LDH), upregulated in schizont population non treated with rottlerin were identified. These proteins belong to the class of protein kinases or possess domains that interact with them. The HSP90 is involved in the protein folding process with a critic role in parasite growth and development, thus being studied as a potential target for antiplasmodial drugs. The 3- PGK and LDH are enzymes of glucose metabolism, hence well known potential targets for antimalarial compounds due to parasite dependence on glycolysis to produce energy. The study of Cerrado biodiversity can contribute to the discovery of antimalarial compounds and to the conservation of this threatened biome. The not detection of these proteins identified in the presence of rottlerin may be related to autophagy induction in erythrocytic schizogony and constitute potential targets for antimalarial drugs.