Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Metabolismo de fosfolípidos, señal de calcio y sus implicancias en la diferenciación de Trypanosoma cruzi. Phospholipids metabolism, calcium signal and its implications in the differentiation of Trypanosoma cruzi.

Trypanosoma cruzi es un protozoo primitivo agente causal de la enfermedad de Chagas. La transmisión de esta enfermedad depende tanto del desarrollo y de la diferenciación del microorganismo en el intestino del vector. Las diferentes formas del parásito se han adaptado a una serie de condiciones impuestas por los distintos ambientes en donde debió habitar. Esta capacidad de sobrevivir a medios externos tan variados está dada por la diversidad en las vías de transducción de señales en el parásito. T. cruzi se multiplica y diferencia (metaciclogénesis) en el recto de los triatominos. A este nivel, los parásitos se enfrentan a un incremento en la osmolaridad causado por un elevado contenido de NaCl en la orina. En nuestro laboratorio se observó que diferentes estímulos son capaces de producir incrementos en los niveles de IP3 y de Ca2+ intracelular, consecuencia de la activación del ciclo del inositol fosfato, y activación de fosfolipasa D (PLD) y fosfatidilinositol 3 quinasa (PI3K). En un medio carente de Na+ los epimastigotes estimulados con carbacol, mostraron una señal de calcio disminuida mientras que la acumulación de IP3 no se modificó. Además, esta señal se incrementó en presencia de PMA, activador de proteína quinasa C, mientras que la acumulación de IP3 se anuló completamente. Estos resultados indujeron a pensar en un mecanismo alternativo y/o paralelo a IP3 en la liberación de Ca2+, en el cual la presencia de un intercambiador Na+/H+ favorecería la liberación del ion desde organelas acídicas. Es conocido que la señal de calcio es requerida para la metaciclogénesis, y que esta señal es independiente del Ca2+ extracelular (Lammel y col. 1996, Marchesini y col., 2002). De este modo se propone que "los epimastigotes de T. cruzi utilizan como elementos conservados a lo largo de la evolución a los elementos del ciclo del inositol fosfato, uno de los sistemas de transducción de señales más antiguo, para responder a estímulos que inducen la diferenciación del parásito". Por lo tanto, para el desarrollo de este proyecto se propone determinar la presencia de un RcIP3 en epimastigotes y conocer su compromiso en la liberación de Ca2+ desde reservorios intracelulares. Además, establecer si un intercambiador Na+/H+ en membrana de acidocalcisomas estaría relacionado con la señal de calcio intracelular y su posible regulación por proteina quinasa C y A (PKC y PKA, respectivamente). Por otro lado, para dilucidar la implicancia de estos mecanismos en el proceso de metaciclogénesis, se propone estudiar la activación del intercambiador Na+/H+ y la señal de calcio en condiciones de hiperosmolaridad, tal como ocurre en el recto del triatomino. Ademas, ya que el proceso de diferenciación involucra una reorganización de los microtubulos del citoesqueleto se pretende estudiar el compromiso del metabolismo de fosfolípidos y tubulina en procesos que contribuyen a la inducción de la metaciclogenesis. El alcance de los objetivos mencionados ayudará a dilucidar la presencia de componentes tales como RcIP3 y el intercambiador Na+/H+ involucrados en la señalización del ion bivalente. Por otro lado, se espera demostrar que los isotipos de tubulina encontrados en T. cruzi cambien en cantidad relativa y nivel de expresión cuando los epimastigotes sean estimulados con posibles inductores de la diferenciación. Además, se espera observar simultáneamente un aumento en la actividad de dos enzimas relacionadas con la reorganización de microtúbulos: PI-3K y PLD. En tal caso, y para comprobar su implicancia en el proceso, se espera que la inhibición de tales enzimas sea capaz de revertir el efecto producido por los estímulos. Como la PLC se expresa principalmente en las forma epimastigotes mas que en los tripomastigotes (forma infectiva), la señal de Ca2+ inducida por IP3 se relacionaría con la capacidad del parásito para responder a ciertos cambios de pH y osmolaridad que enfrenta el microorganismo en el tracto digestivo del insecto vector.

Rol de las metaloproteasas y caspasas en la conducta biológica del carcinoma basocelular. Role of the metalloproteinases and caspasa Biology in the conduct of basal cell carcinoma.

El carcinoma basocelular (CBC) representa el tumor maligno más frecuente de la piel en personas de raza blanca. Incide en mayores de 50 años de edad e infiltra los tejidos, pero rara vez ocasiona metástasis. En trabajos anteriores, observamos imágenes de cuerpos apoptóticos con MOAR (microscopía óptica de alta resolución), en pieles portadoras de CBC. Todas las células eucariotas poseen una maquinaria enzimática que interviene en la apoptosis. Estas enzimas son las proteincinasas pertenecientes a la familia de las caspasas. Se sintetizan como procaspasas, las cuales una vez activadas, actúan sobre otra caspasa en una reacción secuencial en cadena. Se reconoce que la apoptosis juega un rol importante en el balance y mantenimiento de los tejidos. Hipótesis: -Investigar si la expresión de metaloproteasas y caspasas en las células del CBC promueven y contribuyen a la progresión y extensión tumoral. Objetivos:-Profundizar el conocimiento de la conducta biológica del CBC, en referencia a la relación de los patrones de crecimiento macro y microscópicos del tumor, enfatizando en la expresión de metaloproteasas (colagenasa-3 y streptomelisina), CD-31, Ki-67, oncoproteína bcl-2 y caspasas, mediante la implementación de técnicas de inmunohistoquímica. -Analizar a nivel morfológico la presencia de cuerpos apoptóticos por medio de MOAR y determinar si influyen en la conducta biológica del tumor. Materiales y Métodos: Se realizará un estudio retrospectivo y prospectivo de pacientes asistidos en el Servicio de Dermatología del Hospital Nacional de Clínicas, desde el año 2000. Se utilizarán tomas incisionales de piel, que se fijarán en formol neutro al 10 por ciento y luego serán procesadas e incluidas en parafina y coloreadas con H-E (hematoxilina-eosina). Especimenes seleccionados, se utilizarán para técnicas de MOAR e inmunocitoquímica. El material para MOAR, se fijará en Karnovsky enfriado a pH 7,2 y se incluirá en resinas epóxicas, seccionados con un ultramicrótomo Porter BluMT1 (1micra) y coloreados con P.A.S. azul de toluidina, fuscina básica y metenamina-plata. La aplicación de las técnicas inmunohistoquímicas, se utilizaran sobre cortes desparafinados con xilol, que permitirán investigar en forma retrospectiva y prospectiva la matriz extracelular (MEC) y los elementos neoplásicos. Los anticuerpos monoclonales a utilizar serán: Colageno tipo IV clone CIV 22 M0785 monoclonal antibody (DAKO), CD44 clone E29 M0613 monoclonal antibody (DAKO), Oncoproteina bcl-2 clone 124 M0887 monoclonal antibody (DAKO), CD31: clone 35 BH11 MO631 monoclonal antibody (DAKO) K-167 clone PC10 M0879 monoclonal antibody.(DAKO) bclx y Caspasa 8. Metodología Estadística Los resultados serán evaluados mediante: a) Varianza Anova; para datos con distribución gausiana como media, SD. b) Krusal Walles; para rasgos de distribución no gausiana. c) Chi2 para determinar la diferencia significativa para proporciones. Resultados esperados: Del análisis histomorfológico cualitativo y cuantitativo de biopsias de piel con CBC, aportar determinaciones que clarifiquen la conducta biológica de este tumor.- Importancia del Proyecto: El CBC es una entidad que está aumentando su incidencia en forma exponencial, debido sobre todo a pautas sociales. No sólo ocasiona trastornos en los pacientes, sino que también, representa gastos en el sistema de salud. Asimismo, significa un desafío para la investigación. Esto permite explorar aspectos de la biología molecular, a partir de una entidad que posee características únicas.