Integração de proteômica bottom-up e top-down para caracterização de proteoformas em microrganismos com relevância médica e biotecnológica

Abstract

A proteômica é uma área de pesquisa que utiliza metodologias capazes de identificar, quantificar e caracterizar proteínas e suas modificações pós-traducionais (PTMs). Existem duas abordagens proteômicas principais baseadas em espectrometria de massas (MS), as quais são denominadas bottom-up e top-down. A primeira analisa peptídeos provenientes de digestão proteolítica, e a segunda analisa diretamente proteínas intactas do proteoma. Recentemente, a integração das duas abordagens tem possibilitado o aprimoramento na identificação e caracterização de proteoformas, definidas como diferentes formas moleculares produzidas por um único gene. O presente trabalho aplicou as abordagens proteômicas bottom-up e top-down para o estudo de Corynebacterium glutamicum, importante plataforma industrial para produção de aminoácidos, e de Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. Em C. glutamicum, a análise proteômica top-down, revelou novas proteoformas de OdhI, importante regulador da produção de glutamato, e mepB, peptidase relacionada ao metabolismo de envelope celular. Ademais, a análise proteômica bottom-up quantitativa de C. glutamicum, comparando condições controle e sob indução para produção de glutamato, revelou proteínas pouco caracterizadas envolvidas no início desse processo. Comparando as mesmas condições, foi iniciado um estudo de integração das abordagens bottom-up e top-down para C. glutamicum, o qual sugeriu influência de proteoformas relacionadas à assimilação de nitrogênio e metabolismo de aminoácidos de cadeia ramificada no processo de produção de glutamato. Além disso, o uso de abordagem bottom-up para identificação de PTMs e subsequente utilização dessa informação para caracterização de proteoformas resultou em aumento considerável no número de proteoformas identificadas. Em relação ao T. cruzi, foi aplicada a abordagem bottom-up para análise proteômica quantitativa de formas axênicas e intracelulares de amastigotas revelando grande número de proteínas reguladas entre as condições. Entre as proteínas reguladas estão presentes trans-sialidases, peptidases Leishmanolysin-like, e proteínas associadas ao kDNA, sugerindo importância dessas proteínas no processo de replicação desses parasitos. Finalmente, foram gerados os primeiros dados de proteômica topdown para epimastigotas de T. cruzi. Esses dados sugerem a identificação de proteoformas causadas por substituição de resíduos em proteínas relacionadas a respostas a estresses ambientais. A análise inicial também apontou metodologias que podem ser otimizadas para melhor caracterização das proteoformas de T. cruzi., como a identificação de PTMs por abordagem bottom-up e utilização dos dados para identificação de proteoforma por top-down.