Desarrollo de una vacuna contra el Protozoario intestinal Giardia Lamblia basado en la manipulación del mecanismo de variación antigénica

Una característica de los parásitos es su capacidad de adaptación. Uno de los mecanismos que utiliza Giardia es la variación de sus antígenos de superficie (VSP), pudiendo así evadir la respuesta inmune del huésped. Esto es posible debido a que cada trofozoíto expresa una sola VSP en su superficie pero frente a la respuesta del huésped produce el recambio de las VSPs, evadiendo el ataque inmunológico. Nuestro grupo de trabajo investigó el mecanismo involucrado en este proceso, demostrando que la regulación de la expresión de las VSP es mediado por un mecanismo de silenciamiento posttranscripcional. Caracterizamos las enzimas involucradas en el mismo y su localización. La dilucidación del mecanismo de variación antigénica en Giardia abre las fronteras hacia la manipulación del mismo para emplearlo en la generación de una vacuna contra este parásito intestinal. Si se lograra inhibir la acción de enzimas claves no habría silenciamiento génico y todos los genes que codifican VSP se traducirían en proteínas, expresándose todas en la superficie del parásito posibilitando al hospedador generar una respuesta inmune protectiva que contrarreste la infección. En el presente proyecto se completarán los estudios relacionados al silenciamiento génico y se explicará los antígenos utilizados en los esquemas de inmunización.

ARN helicasas en dos procesos de desarrollo: variación antigénica y enquistamiento de giardia lamblia.

Además de su importancia médica y veterinaria al ser una de las mayores causas de enfermedad intestinal con origen en el consumo de agua, Giardia es un excelente modelo para estudiar la evolución de importantes procesos celulares, ya que es una de las células eucariotas más primitivas que se conocen. Giardia utiliza dos mecanismos de adaptación a los cambios ambientales que confronta durante su ciclo de vida, ya sea para sobrevivir dentro del intestino del huésped como es la variación de sus antígenos de superficie, o fuera del mismo como es la diferenciación a quiste o enquistamiento. El Objetivo General de nuestro proyecto de investigación es el de comprender los mecanismos de adaptación y diferenciación celular en Giardia lamblia y utilizar esos conocimientos para el desarrollo de metodologías que permitan evitar la enfermedad y/o la transmisión del parásito así como también para definir nuevas técnicas diagnósticas. Las ARN Helicasas están presentes en muchas Archaea, casi todas las Eubacterias y todos los organismos eucariotas, y son necesarias o están involucradas en muchos procesos diferentes del metabolismo del ARN. En células eucariotas se las ha asociado desde la transcripción hasta la degradación del ARN, incluyendo pre-ARNm splicing, exportación del ARNm, biogénesis del ribosoma, iniciación de la traducción y expresión génica en organelas. Resultados previos indican que el mecanismo por el cual Giardia regula la expresión de sus proteínas variables de superficie es a nivel post-transcripcional, utilizando un mecanismo similar a ARN de interferencia. La presencia de los complejos de doble hebra de ARN promueve la acción de ARN Helicasas y ARNasas III que cortan el dsRNA en fragmentos cortos de 21-23 nt. Sin dudas ésta es la primera evidencia de un mecanismo de este tipo que participa fisiológicamente en la regulación génica diferencial. Por otro lado, se ha descripto la interacción de helicasas con deacetilasas de histonas (HDAC), las cuales según estudios realizados en nuestro laboratorio estarían involucradas en la regulación epigenética de la variación antigénica y el enquistamiento. Se busca por lo tanto comprender la participación de ARN Helicasas en ambos procesos de adaptación del parásito, evaluando el grado e importancia de las mismas. En particular se focalizará en la localización subcelular, la interacción con otros componentes de la maquinaria regulatoria y determinación de los dominios involucrados, como también la relación entre sus niveles de expresión y los diferentes fenotipos asociados a estos procesos de adaptación del parásito.

Vías de transducción de señales implicadas en la diferenciación y variación antigénica de giardia lamblia.

Giardia lamblia (también conocido como Giardia intestinalis o Giardia duodenalis) es un protozoario parásito que habita en el intestino delgado de seres humanos y otros vertebrados, y es una de las principales causas en el mundo de enfermedad intestinal en humanos, la causa más frecuente de diarrea transmitida por agua en los países desarrollados y así como una causa común de diarrea en los centros de atención ambulatoria. Aunque el ciclo de vida de G. lamblia y las condiciones fisiológicas que provocan los procesos de enquistamiento, desenquistamiento y variación antigénica se han estudiado durante años, las vías de transducción de señales involucradas en estos procesos siguen siendo poco conocidos y serán el foco de la presente investigación. ¿Cómo un estímulo desencadena una expresión diferencial de genes durante la adaptación de G. lamblia mediante un sistema minimalista? es atractivo a la luz de la biología sintética. Por lo tanto, la realización de este proyecto responderá alguna de estas cuestiones biológicas, centrándose en los mecanismos moleculares esenciales que intervienen en los procesos de transducción de señales implicadas en la diferenciación y la variación antigénica. Los estímulos que disparan los procesos de enquistamiento, desenquistamiento ya han sido descritos en el pasado y a su vez hemos desarrollado un nuevo sistema para acelerar la tasa de variación antigénica. Por lo tanto, después de haber creado la mayor parte de las condiciones para el estudio de estos procesos, vamos a intentar contestar las siguientes preguntas generales y específicos: (A) ¿Cuáles son las vías de transducción implicadas en la diferenciación de G. lamblia y la variación antigénica? (B) Dado que G. lamblia aparentemente carece de proteínas G heterotrimericas y de receptores de membrana acoplados a estas proteínas (GPCR), ¿cómo G. lamblia transduce algunos estímulos particularmente conocidos por estar asociados a estas moléculas?. (C) ¿Cuál es la participación de la proteínas G monomericas tipo Ras en las vías de transducción de señales de G. lamblia? (D) ¿De qué manera este organismo regula sus niveles citoplasmáticos de AMP cíclico (AMPc) y cuáles son los procesos que se valen de este importante segundo mensajero?. La respuesta de estas preguntas permitirá una mejor comprensión de la fisiología de este importante agente patógeno y facilitará el control de su crecimiento y difusión. Por otra parte, la información obtenida en este proyecto pueden ser de relevancia para el control de otros patógenos y proporcionará nuevos conocimientos sobre la evolución de estos sistemas en eucariotas superiores.