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"Síntesis de hemo en el ciclo de vida de Leishmania, un parásito auxótrofo para este metabolito esencial"

El hemo es una molécula esencial para los organismos aerobios al participar como cofactor de hemoproteínas indispensables para el metabolismo celular. Casi todos los organismos lo sintetizan a partir de una ruta biosintética muy conservada formada por ocho pasos. Una excepción la constituyen los parásitos tripanosomátidos Leishmania, Trypanosoma brucei y Trypanosoma cruzi, responsables de la leishmaniosis, la enfermedad del sueño y la enfermedad de Chagas, respectivamente. Aunque estos protozoos necesitan el hemo, han perdido su ruta de síntesis durante la evolución, por lo que son auxótrofos para este metabolito y necesitan captarlo del hospedador infectado. A diferencia de Trypanosoma, Leishmania recuperó los genes que codifican las tres últimas enzimas de la ruta (CPOX, PPOX y FeCH) mediante transferencia horizontal a partir de proteobacterias. La presencia de estos genes es enigmática ya que el parásito no puede sintetizar los precursores sustrato. Si estos genes readquiridos fueran indispensables para el parásito los convertiría en prometedores blancos terapéuticos. Además, su origen bacteriano hace que tengan una baja similitud de secuencia con sus homólogos humanos, lo que supone una ventaja para la identificación de inhibidores específicos. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la ruta de síntesis de hemo de Leishmania major y estudiar su potencialidad como blanco terapéutico. Para ello, en primer lugar, comprobamos que los parásitos intracelulares eran capaces de usar porfirinas preformadas por el macrófago para sintetizar hemo. Además, demostramos la actividad de la CPOX, PPOX y FeCH de L. major mediante ensayos de complementación funcional utilizando levaduras y bacterias mutantes carentes de las enzimas ortólogas. De manera interesante, mostramos que la actividad de enzima PPOX de L. major no se afecta por inhibidores de la PPOX eucariota, lo que confirma la posibilidad de inhibir específicamente las proteínas del parásito. El marcaje in situ con etiquetas fluorescentes mostró que las enzimas PPOX y FeCH se localizan en la mitocondria del parásito, mientras que la enzima CPOX es una proteína citosólica. Para determinar la esencialidad de estas proteínas, se generaron parásitos knockout para cada gen mediante CRISPR-Cas9. En las formas promastigotas, la deleción del gen fech no alteró el crecimiento in vitro ni impidió el desarrollo in vivo del parásito en el insecto vector. Por el contrario, sí disminuyó la capacidad de los amastigotes intracelulares para replicarse dentro del macrófago. Sin embargo, usando un modelo murino de leishmaniasis cutánea, los parásitos FeCH-/- presentaron la misma virulencia que los parásitos controles. Estos resultados sugieren que, aunque los parásitos son capaces de sintetizar hemo a partir de porfirinas preformadas por el macrófago, esta actividad no es esencial in vivo, probablemente porque el parásito es capaz de tomar hemo de otras fuentes. Sin embargo, no descartamos que la biosíntesis de hemo en Leishmania pueda desempeñar un papel crucial en el desarrollo del parásito en condiciones naturales, afectando su virulencia o potencial de transmisión. En futuros trabajos queremos estudiar el papel de la síntesis de hemo en Leishmania en condiciones naturales de infección y también la importancia de esta ruta en especies causantes de leishmaniasis visceral.

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Topics

Tripanosomátidos, hemo, leishmaniasis, porfirinas