Laboratorio de Parasitología Molecular

 

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Director

 

 

  • Diego Ruiz (Investigador Asistente CONICET), Marisol Susana Contreras (Becaria Doctoral CONICET)

  • Jonathan Munera López (Becario Doctoral CONICET)

  • Maximiliano Rivera (Becario Doctoral ANPCyT, Ayudante de Laboratorio UNSAM),

 

  • Ana María Saldarriaga Cartagena (Becaria Doctoral NIH)

  • Agustina Ganuza (Técnica Profesional CIC)

  • Constanza Cristaldi (Becaria Doctoral CIC)

  • Marisol Contreras (Becaria Doctoral CONICET)

 

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Lineas de Investigación

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.

Ciclo Hsp70/Hsp90

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.

Mecanismo Epigenético

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.

Reparación del daño a ADN y replicación

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.

Epidemiología y diagnóstico

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.

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Publicaciones

Desde 2013/Since 2013

2019 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. 2019 Nov; 7:e00121

2019 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. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 9:26.

2019 Medawar-Aguilar  V, Jofre CF, Fernández-Baldo MA, Alonso A, Angel SO, Raba J, Pereira SV, Messina GA. Serological diagnosis of Toxoplasmosis disease using a fluorescent immunosensor with chitosan-ZnO-nanoparticles. Analytical Biochemistry 564-565: 116-122.

2019 Alonso AM, Turowski VR, Ruiz DM, Orelo BD, Moresco JJ, Yates JR 3rd, Corvi MM. Exploring protein myristoylation in Toxoplasma gondii. Exp Parasitol. 2019 Aug, 203: 8-18

2019 Corvi MM, Turowski VR. Palmitoylation in apicomplexan parasites: from established regulatory roles to putative new functions. Mol Biochem Parasitol. 2019 Apr 9; 230:16-23.

2019 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

2019 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 2019 Jan 1; 564565:116-122.

2017 Yañuk JG, Alomar ML, Gonzalez MM, Alonso AM, Angel SO, Cóceres VM, Cabrerizo FM. A comprehensive analysis of direct and photosensitized attenuation of Toxoplasma gondii tachyzoites. Journal of Photochemistry and Photobiology B 177:8-17.

2016      Fenoy IM, Bogado SS, Contreras SM, Gottifredi V*, Angel SO*. The Knowns Unknowns: Exploring the Homologous Recombination Repair Pathway in Toxoplasma gondii. Frontiers in Microbiology 7:627.

2014 Hecker YP, Cóceres V, Wilkowsky SE, Jaramillo Ortiz JM, Morrell EL, Verna AE, Ganuza A, Cano DB, Lischinsky L, Angel SO, Zamorano P, Odeón AC, Leunda MR, Campero CM, Morein B, Moore DP. A Neospora caninum vaccine using recombinant proteins fails to prevent foetal infection in pregnant cattle after experimental intravenous challenge. Veterinary Immunology and Immunopathology 162:142-153, 2014.

2014 Bogado SS, Dalmasso C, Ganuza A, Kim K, Sullivan WJ Jr, Angel SO, Vanagas L. Canonical histone H2Ba and H2A.X dimerize in an opposite genomic localization to H2A.Z/H2B.Z dimers in Toxoplasma gondii. Molecular and Biochemical Parasitology 197: 36-42.

2014 Figueras MJ, Echeverria PC, Angel SO*. Protozoan HSP90-Heterocomplex: Molecular Interaction Network and Biological Significance. Current Protein and Peptide Science 15:245-255.

2014 Angel SO*, Figueras MJ, Alomar L, Echeverria PC, Deng B. Toxoplasma gondii Hsp90: potential roles in essential cellular processes of the parasite. Parasitology 141:1138-1147.

2014 Dalmasso MC, Carmona SJ, Angel SO*, Agüero F*. Characterization of Toxoplasma gondii subtelomeric-like regions: identification of a long-range compositional bias that is also associated with gene-poor regions. BMC Genomics, 15:21.

2013      Nardelli SC; Che FY; Silmon de Monerri NC; Xiao H; Nieves E; Madrid-Aliste C; Angel SO; Sullivan WJ, Angeletti RH, Kim K, Weiss LM. The Histone Code of Toxoplasma gondii Comprises Conserved and Unique Post-translational Modifications. Mbio, 4:e00922.

2013      Alomar ML; Rasse-Suriani FAO, Ganuza A, Cóceres VM, Cabrerizo FM, Angel SO. In vitro evaluation of β-carboline alkaloids as potential anti-Toxoplasma agents. BMC Research Notes, 6:193.

2013 De Napoli MG, de Miguel N, Lebrun M, Moreno SNJ, Angel SO, Corvi MM. N-terminal palmitoylation is required for Toxoplasma gondii HSP20 inner membrane complex localization. BBA-Molecular and Cell Research, 1833: 1329–1337.

2013 Vanagas L, Dalmasso MC, Dubremetz JF, Portiansky EL, Olins DE and Angel S. Epichromatin is conserved in Toxoplasma gondii and labels the exterior parasite chromatin throughout the cell cycle. Parasitology, 140:1104-1110.

2013 Angel SO, Matrajt M, Echeverria PC. A Review of Recent Patents on the Apicomplexan protozoan parasite HSP90 as a drug target. Recent Patents on Biotechnology, 7: 2-8.

Relevantes anteriores a 2013

2009    Dalmasso MC, Onyango DO, Naguleswaran A, Sullivan Jr. WJ;  Angel SO. Toxoplasma H2A Variants Reveal Novel Insights into Nucleosome Composition and Functions for this Histone Family. Journal of Molecular Biology, 392:33-47.

2008    de Miguel N, Lebrun M, Heaslip A, Hu K, Beckers CJ, Matrajt M, Dubremetz JF, Angel SO. Toxoplasma gondii Hsp20 is a stripe-arranged chaperone like protein associated with the outer leaflet of the inner membrane complex. Biology of the Cell, 100:479-489.

 

2006    Dalmasso MC, Echeverria  PC,  Zappia MP, Hellman U,  Dubremetz JF Angel SO. Toxoplasma gondii has two lineages of histones 2b (H2B) with different expression profiles. Molecular and Biochemical Parasitology 148:103-107

 

2005    Echeverria, PC, Matrajt M, Harb OS, Zappia MP, Costas MA, Roos DS, Dubremetz JF and Angel SO. Toxoplasma gondii Hsp90 is a potential drug target whose expression and subcellular localization are developmentally regulated. Journal of Molecular Biology 350: 723-734.

 

 

Capítulos de libro

  1. Vanagas L; Contreras SM and Angel SO. Apicomplexa and Histone Variants: What’s new? In Chromatin, Ed. Colin Logie, IntechOpen, pp1-40, en prensa.
  2. 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.

 

Gene Expression Omnibus (GEO) NCBI

  1. 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

 

 

ØSubsidios

<2017 NIH-NIAID, 1R01AI083162-01, por 5 años, U$S 665.000. Novel components of Homologous Recombination Repair in the parasite Toxoplasma gondii. Investigador Responsable: Sergio O. Angel Colaboradores: William J. Sullivan Jr, University of Indianapolis, EEUU; Laura Vanagas, INTECH.

<2015 PICT-2015-1288, por 3 años, $ 925.313. Papel biológico de las histonas variantes H2A.Z y H2B.Z de Toxoplasma gondii (Investigador Responsable, Sergio O. Angel)

<2015      PIP 11220150100145CO, por 3 años, $ 585.000- Rol de las modificaciones post-traduccionales de histonas y otras proteínas nucleares en la modulación de la cromatina y expresión génica en Toxoplasma gondii (Investigador Responsable, Sergio O. Angel)

<2015  FONCyT, PID-2014-0025, por 3 años, $ 1.997.900 – Epidemiología clínica y desarrollo de nuevos sistemas de diagnóstico de la toxoplasmosis (Investigador Responsable: Sergio O. Angel. Colaboradores: Hospital San Vicente de Paul, Chascomús; Instituto Nacional de Parasitología Juan H. Jara; Marina Clemente, INTECH; Dr. Julio Raba, UNSAL.

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