Caracterização bioquímica da Prolil Oligopeptidase de Leishmania chagasi, um potencial alvo quimioterápico para as Leishmanioses

Abstract

As leishmanioses representam um grupo de doenças causadas por protozoários do gênero Leishmania e é endêmica em 98 países atingindo mais de 12 milhões de pessoas no mundo. O tratamento disponível para esta doença pode levar a sérios efeitos colaterais e, por se tratar de uma doença negligenciada, os incentivos para o desenvolvimento de novos medicamentos são insuficientes. Este cenário revela a necessidade de estudar a biologia do parasito focalizando na busca de fatores de virulência como alvos potenciais para novos fármacos. As proteases são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações peptídicas e estão envolvidas em diversos processos fisiológicos, bem como na patogenia de doenças infecciosas e crônicas. Neste contexto, este trabalho de mestrado se concentrou nos estudos iniciais da prolil oligopeptidase de Leishmania chagasi, uma serino protease, por meio da sua caracterização bioquímica. Primeiramente, para expressar a proteína recombinante, o gene POPLc foi clonado no vetor pET15b e a proteína foi expressa em E. coli BL21-AI sob indução com 0,5 mM de IPTG e 0,2% de L-arabinose a 20 °C por 4 h. A rPOPLc foi expressa de forma solúvel e foi purificada por afinidade da sua cauda de 6 x His em coluna de Ni- Agarose. A partir da enzima purificada foram realizados testes cinéticos, onde a melhor atividade foi encontrada em tampão HEPES 25 mM, DTT 5 mM e NaCl 150 mM, pH 7,5, sendo estabelecido como o tampão ótimo para a atividade enzimática. A enzima apresentou Km de 58,56744 e Vmáx de 4.651,16 mFU/min a partir da hidrólise de Suc-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-AMC, substrato que apresentou maior atividade dentre todos testados neste estudo. A rPOPLc foi inibida por TLCK e TPCK, mas não por ABESF, um inibidor de serino protease. Além do mais, a rPOPLc foi inibida por Z-Pro-Prolinal, um inibidor específico de POPs, com IC50 de 5,2 nM. De acordo com a imunocitolocalização, foi observado que a rPOPLc está presente na região citoplasmática do parasito. Este trabalho permitiu realizar uma primeira caracterização da POP de Leishmania chagasi e o entendimento do seu papel na biologia do parasito poderá contribuir para a busca de novos medicamentos alternativos para as leishmanioses. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Leishmaniasis represents a group of diseases caused by protozoa of the genus Leishmania and is endemic in 98 countries reaching more than 12 million people worldwide. The available treatment for this disease can lead to serious side effects and, since it is a neglected disease, the incentives for the development of new drugs are insufficient. This scenario shows the need to study the biology of the parasite focusing on the search for virulence factors as potential targets for new drugs. Proteases are enzymes that catalyze the hydrolysis of peptide bonds and are involved in many physiological processes, as well as in the pathogenesis of infectious and chronic diseases. In this context, this work focused on the initial studies of Leishmania chagasi prolyl oligopeptidase a serine protease, through its biochemical characterization. First, to express the recombinant protein, POPLc gene was cloned into pET15b vector and the protein was expressed in Escherichia coli BL21 -AI upon induction with 0.5 mM IPTG and 0.2 % L- arabinose at 20 ° C for 4 h. The rPOPLc was expressed soluble and purified by affinity chromatography in Ni - Agarose column. The kinetic tests show thatPOPLc the best activity was found in HEPES 25 mM, DTT 5 mM and NaCl 150 mM, pH 7.5, buffer set as the optimum one for all enzyme activity test. N-Suc - Gly - Pro - Leu - Gly - Pro - AMC substrate showed the highest activity among all tested in this study and rPOPLc presented a Km and Vmx values of 58,56744 and 4.651,16 mFU/min, respectively, using this substrate. The rPOPLc was inhibited by TPCK and TLCK, although it was insensible to AEBSF. Furthermore, the rPOPLc was inhibited by Z- Pro- prolinal, a specific inhibitor of POPs with IC50 of 5.2 nM. According to immunocitolocalization, it was observed that rPOPLc is present in the cytoplasmic region of the parasite. This work allowed for an initial characterization of Leishmania chagasi POP and the understanding of POPLc role in the biology of the parasite may contribute to the search of new alternative drugs for leishmaniasis.