Laboratorio de Parasitología Molecular

Toxoplasma gondii es un parásito protozoario intracelular obligado cuyo ciclo de vida posee una fase sexual que sólo se da en el epitelio intestinal de los felinos (huésped definitivo) y un ciclo asexual que puede ocurrir en todas las células nucleadas de mamíferos y aves, cuya característica distintiva son dos formas replicativas, el taquizoito de replicación rápida y el bradizoito, de replicación lenta que forma quistes latentes en el tejido, principalmente músculo y sistema nervioso central. Los cuadros sintomatológicos por toxoplasmosis están asociados a la presencia del taquizoito mientras que el bradizoito está relacionado con la infección crónica o latente, generalmente asintomática aunque en los últimos años se observó una relación entre la presencia de anticuerpos anti-T. gondii y desórdenes neurológicos. La interconversión entre taquizoitos y bradizoitos no sólo juega un papel fundamental en el establecimiento de la enfermedad crónica, sino que también es el responsable de la reactivación de la enfermedad. Por lo tanto, comprender los mecanismos que regulan la diferenciación en el parásito, resulta de gran interés.

La chaperona molecular Hsp90 es una de las más conservadas y abundantes en organismos eucariotas. La proteína Hsp90 tiene diversas funciones como la maduración, transporte intracelular, factores de trascripción y proteínas quinasas involucradas en la transducción de señales y el control de la expresión génica, ciclo celular, apoptosis, etc.  En nuestro grupo de investigación se demostró que la proteína Hsp90 de T. gondii es importante para la diferenciación del mismo, y que su localización depende del estadio en que se encuentra el parásito: en taquizoito está en citoplasma y en bradizoito, en citoplasma y núcleo. Por otra parte, la proteína Hsp90 forma varios complejos, entre ellos el del ciclo Hsp70/Hsp90, el cual es regulado por otras proteínas, las co-chaperonas, que participan en una serie ordenada de complejos multi-proteína dinámicos conectados con su ciclo ATPasa. Entre ellas se identificó y caracterizó la co-chaperona p23 y la chaperona de la familia Hsp40 similar a Sis1, denominada TgSis1. Actualmente estamos analizando la importancia biológica del ciclo Hsp70/Hsp90 en T. gondii. Para ello, hemos obtenido mutantes de la chaperona de la familia Hsp40 similar a Ydj1/Hdj2, denominada Tgj1, tanto por deleción génica como carentes del motivo de farnesilación. Esta proteína sería importante para la identificación de la proteína cliente dentro del ciclo. También hemos obtenido mutantes por deleción de la co-chaperona HOP, la cual relaciona a Hsp70+proteína cliente con Hsp90, proceso que permite unir la proteína cliente a Hsp90 para su posterior maduración. La inmunofilina PP5 unida a Hsp90 a través de su dominio de unión proteína–proteína denominado TPR1, es la responsable de dirigir el heterocomplejo Hsp90 a diferentes localizaciones subcelulares, como el núcleo. También se obtuvieron mutantes por deleción de este gen.

Durante la diferenciación celular se encienden y apagan genes en forma secuencial. Dada la dificultad de encontrar un amplio repertorio de factores de transcripción se cree que un aspecto importante en la regulación de la transcripción de genes asociados al desarrollo puede estar dado por mecanismos epigenéticos. Recientemente, en nuestro grupo de investigación se identificó la presencia de una variante para la familia H2B (llamada H2Bv y posteriormente H2B.Z) en T. gondii. Este aspecto resultó de gran interés ya que no existen variantes de H2Bs en eucariotas superiores, a excepción de algunas que sólo se expresan en gónadas. Posteriormente se observó que H2B.Z dimeriza específicamente con H2A.Z y se une a promotores activos o bivalentes. En cambio, la histona H2B canónica de T. gondii (H2Ba) dimeriza y colocaliza con la histona H2A.X en sitios silentes del genoma y más especialmente en la región subtelomérica. Ambas histonas, H2A.Z y H2B.Z se encuentran hiperacetiladas en el extremo N-terminal mientras que sus formas canónicas o la variante H2A.X no lo están. En la actualidad estamos analizando el rol de estas acetilaciones en la regulación de la expresión génica así como en la diferenciación taquizoito a bradizoito de T. gondii y en la modulación de la heterocromatina constitutiva.

Durante la diferenciación celular se encienden y apagan genes en forma secuencial. Dada la dificultad de encontrar un amplio repertorio de factores de transcripción se cree que un aspecto importante en la regulación de la transcripción de genes asociados al desarrollo puede estar dado por mecanismos epigenéticos. Recientemente, en nuestro grupo de investigación se identificó la presencia de una variante para la familia H2B (llamada H2Bv y posteriormente H2B.Z) en T. gondii. Este aspecto resultó de gran interés ya que no existen variantes de H2Bs en eucariotas superiores, a excepción de algunas que sólo se expresan en gónadas. Posteriormente se observó que H2B.Z dimeriza específicamente con H2A.Z y se une a promotores activos o bivalentes. En cambio, la histona H2B canónica de T. gondii (H2Ba) dimeriza y colocaliza con la histona H2A.X en sitios silentes del genoma y más especialmente en la región subtelomérica. Ambas histonas, H2A.Z y H2B.Z se encuentran hiperacetiladas en el extremo N-terminal mientras que sus formas canónicas o la variante H2A.X no lo están. En la actualidad estamos analizando el rol de estas acetilaciones en la regulación de la expresión génica así como en la diferenciación taquizoito a bradizoito de T. gondii y en la modulación de la heterocromatina constitutiva.

En eucariotas existen básicamente dos mecanismos para la reparación de roturas en la doble cadena en el ADN (DSB por sus siglas en inglés) bien caracterizados en mamíferos y levaduras: reparación por recombinación homóloga (HRR por sus siglas en inglés) y unión de extremos sin homología (NHEJ por sus siglas en inglés), aunque recientemente se ha descripto una variante a la NHEJ, denominado NHEJ alternativo (a-NHEJ). El mecanismo NHEJ ocurre durante todo el ciclo celular y es considerado como más propenso a errores ya que une dos extremos de ADN próximos con poco o ningún procesamiento, aunque dependiendo del tipo de lesión y las circunstancias el NHEJ puede ser muy preciso. En cambio, el mecanismo HRR ocurre en la fase S-G2 del ciclo celular y es considerado libre de fallas. En T. gondii, existirían ambos procesos para reparar DSBs. En nuestro laboratorio estamos abocados a identificar proteínas relacionadas con la reparación de DSBs en T. gondii, especialmente aquellas susceptibles a fármacos como la quinasa ATM, Mre11, RAD50 y RAD51 para las cuales ya existen drogas comerciales para sus contrapartes en eucariotas superiores.

Dado la importante diseminación de esta infección en la población, estamos realizando un estudio epidemiológico con el Hospital San Vicente de Pauls de la localidad de Chascomús, con el fin de conocer la situación de esta infección en la región e identificar posibles vías prominentes de infección. Al mismo tiempo estamos desarrollando nuevos sistemas de diagnóstico serológico basados en antígenos recombinantes para facilitar y mejorar el diagnóstico de la infección toxoplásmica.

Munera López J, Alonso AM, Figueras MJ, Saldarriaga Cartagena AM, Hortua Triana MA, Diambra L, Vanagas L, Deng B, Moreno SNJ, Angel SO. Analysis of the interactome of the Toxoplasma gondii Tgj1 HSP40 chaperone. Proteomes 11, 9. 2023. https://doi.org/10.3390/proteomes11010009

Vanagas L, Muñoz D, Cristaldi C, Ganuza A, Nájera R, Bonardi MC, Turowski VR, Guzman F, Deng B, Kim K, Sullivan WJ Jr, Angel SO. Histone variant H2B.Z acetylation is necessary for maintenance of Toxoplasma gondii biological fitness. Biochimica et Biophysica Acta – Gene Regulatory Mechanisms 194943. 2023. https://doi.org/10.1016/j.bbagrm.2023.194943

Alonso AM,  Schcolnicov N, Diambra L, Cóceres MV.  In‑depth comparative analysis of Tritrichomonas foetus transcriptomics reveals novel genes linked with adaptation to feline host. Scientific Reports 12,10057. 2022. https://doi.org/10.1038/s41598-022-14310-x

Contreras SM, Zambrano Siri RT, Rivera EM, Cristaldi C, Kamenetzky L, Kim K, Clemente M, Ocampo J, Vanagas L, Angel SO. Architecture, Chromatin and Gene Organization of Toxoplasma gondii Subtelomeres. Epigenomes 6, 29. 2022. https://doi.org/10.3390/epigenomes6030029

Nardelli SC, Silmon de Monerri NC, Vanagas L, Wang X, Tampaki Z, Sullivan WJ Jr, Angel SO, Kim K. Genome-wide localization of histone variants in Toxoplasma gondii implicates variant exchange in stage-specific gene expression. BMC Genomics 23, 128. 2022. https://doi.org/10.1186/s12864-022-08338-6

Rivera EM, Moscatelli G, Ballering G, Ganuza A, Alonso AM, Moroni S, Clemente M, Altcheh J, Angel SO. Evaluation of Toxoplasma gondii recombinant antigens for early diagnosis of congenital toxoplasmosis. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease 102, 115608. 2022. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2021.115608

Alomar ML, Yañuk JG, Angel SO, Gonzalez MM, Cabrerizo FM. In vitro effect of harmine alkaloid and its N-methyl derivatives against Toxoplasma gondii. Frontiers in Microbiology 12, 716534. 2021.  https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.716534

Contreras SM, Ganuza A, Corvi MM, Angel SO. Resveratrol induces H3 and H4K16 deacetylation and H2A.X phosphorylation in Toxoplasma gondii. BMC Research Notes. 2021. https://doi.org/10.1186/s13104-020-05416-4.

Corigliano MG, Sander VA, Sanchez López EF, Ramos Duarte VA, Mendoza Morales LF, Angel SO, Clemente M. Heat Shock Proteins 90 kDa: Immunomodulators and adjuvants in vaccine design against infectious diseases. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 8, 622186. 2021.  https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.622186

Sánchez-López EF, Corigliano MG, Oliferuk S, Ramos-Duarte VA, Rivera M, Mendoza-Morales LF, Angel SO, Sander VA, Clemente M. Oral immunization with a plant HSP90-SAG1 fusion protein produced in Tobacco elicits strong immune responses and reduces cyst Number and clinical signs of Toxoplasmosis in mice. Frontiers in Plant Science 12, 726910.  2021. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.726910

Turowski VR, Ruiz DM, Nascimento AFZ, Millán C, Sammito MD, Juanhuix J, Cremonesi AS, Usón I, Giuseppe PO, Murakami MT. Structure of the class XI myosin globular tail reveals evolutionary hallmarks for cargo recognition in plants. Acta Crystallographica Section D Structural Biology 77, 522-533. 2021. https://doi.org/10.1107/S2059798321001583

Angel SO, Vanagas L, Ruiz DM, Cristaldi C, Saldarriaga Cartagena AM, Sullivan Jr WJ. Emerging therapeutic targets against Toxoplasma gondii: Update on DNA repair response inhibitors and genotoxic drugs. Frontiers in Cellular and Infect. Microbiology 10, 289. 2020. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.00289

Medawar-Aguilar V, Jofre CF, Fernández-Baldo MA, Alonso A, Angel S, Raba J, Pereira SV, Messina GA. Serological diagnosis of Toxoplasmosis disease using a fluorescent immunosensor with chitosan-ZnO-nanoparticles. Anal Biochem. 564-565: 116-122. 2019. https://doi.org/10.1016/j.ab.2018.10.025

Munera López J, Ganuza A, Bogado SS, Muñoz D, Ruiz DM, Sullivan WJ Jr, Vanagas L, Angel SO. Evaluation of ATM Kinase Inhibitor KU-55933 as Potential Anti-Toxoplasma gondii Agent.Front Cell Infect Microbiol. 2019 Feb 13;9:26. doi: 10.3389/fcimb.2019.00026. eCollection 2019. PMID: 30815397

Rivera EM, Lavayén SN, Sánchez P, Martins CMA, Gómez E, Rodríguez JP, Arias ME, Silva AP, Angel SO. Toxoplasma gondii seropositivity associated to peri-urban living places in pregnant women in a rural area of Buenos Aires province, Argentina. Parasite Epidemiol Control. 7: e00121. 2019. https://doi.org/10.1016/j.parepi.2019.e00121

Turowski VR, Ruiz DM, Nascimento AFZ, Millán C, Sammito MD, Juanhuix J, Cremonesi AS, Usón I, Giuseppe PO, Murakami MT. Structure of the class XI myosin globular tail reveals evolutionary hallmarks for cargo recognition in plants. Acta Crystallographica Section D Structural Biology 77, 522-533. 2021. https://doi: 10.1107/S2059798321001583.

Capítulos de libro

2018. Vanagas L; Contreras SM and Angel SO. Apicomplexa and Histone Variants: What’s new? In Chromatin and Epigenetics, Ed. Colin Logie and Tobias Aurelius Knoch, IntechOpen, pp1-40. https://doi.org/10.5772/intechopen.81409 

2018.   Sander V, Angel SO, Clemente, M. A Comprehensive Review of Toxoplasma gondii Biology and Host-Cell Interaction: Challenges for a Plant-Based Vaccine. In: Prospects of Plant-Based Vaccines in Veterinary Medicine. Ed. Jacqueline MacDonald. Springer, pp 89-120. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90137-4_4

Gene Expression Omnibus (GEO) NCBI

2018. Nardelli SC, Silmon de Monerri NC, Wang X, Dalmasso MC, Brown L, Ting L, Sullivan WJ, Angel S, Kim K. Genome-wide localisation of histone variants in Toxoplasma gondii implicates variant exchange in transcriptional control by demarcation of functional chromatin regions (ChIP-seq). NCBI: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE104347