Estudio del metabolismo del NADP+ en parásitos de alta incidencia en la salud pública: Explorando la NAD Quinasa de Trypanosoma cruzi

Abstract

Los parásitos protozoarios son organismos eucariotas unicelulares causantes de gran variedad de enfermedades que afectan a cientos de millones de personas alrededor del mundo, constituyendo un desafío para la salud pública. Los tratamientos empleados actualmente presentan limitaciones a nivel de eficacia, seguridad y costo. En ese sentido, es necesario identificar nuevos blancos terapéuticos en las vías metabólicas esenciales para la supervivencia de los parásitos. El dinucleótido de adenina y nicotinamida (NAD+/NADH) y su forma fosforilada (NADP+/NADPH) son moléculas esenciales para la viabilidad y proliferación celular. La NAD quinasa es la única enzima capaz de generar NADP de novo y ha sido descrita y caracterizada en varias especies de eucariotas, arqueas y bacterias. En este trabajo se estudió la NAD quinasa de protozoarios de relevancia en la salud pública, mediante la generación de la proteína recombinante NAD quinasa de Trypanosoma cruzi (6xHis-SUMO-tTcNADK). Esta proteína permitió realizar los primeros ensayos para determinar la actividad enzimática, así como el desarrollo de una herramienta inmunológica esencial para establecer la localización citoplasmática de la proteína mediante técnicas de inmunodetección en epimastigotes. También fue posible analizar computacionalmente al candidato TcNADK en términos de predicción de sitios de escisión proteolítica, modificaciones covalentes e interacción proteína-proteína. Finalmente, en un análisis in silico se identificaron 18 secuencias candidatas a NADK en otras 16 especies de parásitos protozoarios, secuencias que codificarían para proteínas en su mayoría hidrofílicas con pesos moleculares que oscilan entre 21kDa y 195kDa, y que presentan los dominios y plegamientos característicos de las NAD quinasas, así como características únicas que serían relevantes para establecer blancos farmacológicos y entender la diversidad estructural de estas proteínas centrales en el metabolismo celular (Texto tomado de la fuente).

Protozoan parasites are single-celled eukaryotic organisms that cause a variety of diseases affecting hundreds of millions of people around the world, posing a public health challenge. The treatments currently used are limited in terms of efficacy, safety and cost. In this sense, it is necessary to identify new therapeutic targets in the metabolic pathways essential for the survival of parasites. Adenine nicotinamide dinucleotide (NAD+/NADH) and its phosphorylated form (NADP+/NADPH) are essential molecules for cell viability and proliferation. NAD kinase is the only enzyme capable of generating de novo NADP and has been described and characterized in several species of eukaryotes, archaea and bacteria. In this work, the NAD kinase of protozoa of relevance in public health was studied, through the generation of the recombinant protein NAD kinase of Trypanosoma cruzi (6xHis-SUMO-tTcNADK). This protein allowed the first tests to figure out the enzyme activity, as well as the development of an essential immunological tool to establish the cytoplasmic localization of the protein by means of immunodetection techniques in epimastigotes. It was also possible to computationally analyze the TcNADK candidate in terms of prediction of proteolytic cleavage sites, covalent modifications and protein-protein interaction. Finally, an in silico analysis identified 18 NADK candidate sequences in 16 other protozoan parasite species, sequences that would code for mostly hydrophilic proteins with molecular weights ranging from 21kDa to 195kDa, and presenting the characteristic domains and folds of NAD kinases, as well as unique characteristics that would be relevant to establish pharmacological targets and understand the structural diversity of these central proteins in cell metabolism.