Published November 23, 2010 | Version v1
Publication Open

Bovipain-2, the falcipain-2 ortholog, is expressed in intraerythrocytic stages of the tick-transmitted hemoparasite Babesia bovis

Creators

  • 1. National Agricultural Technology Institute
  • 2. Autonomous University of Queretaro
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Abstract Background Cysteine proteases have been shown to be highly relevant for Apicomplexan parasites. In the case of Babesia bovis , a tick-transmitted hemoparasite of cattle, inhibitors of these enzymes were shown to hamper intraerythrocytic replication of the parasite, underscoring their importance for survival. Results Four papain-like cysteine proteases were found to be encoded by the B. bovis genome using the MEROPS database. One of them, the ortholog of Plasmodium falciparum falcipain-2, here named bovipain-2, was further characterized. Bovipain-2 is encoded in B. bovis chromosome 4 by an ORF of 1.3 kb, has a predicted molecular weight of 42 kDa, and is hydrophilic with the exception of a transmembrane region. It has orthologs in several other apicomplexans, and its predicted amino acid sequence shows a high degree of conservation among several B. bovis isolates from North and South America. Synteny studies demonstrated that the bovipain-2 gene has expanded in the genomes of two related piroplasmids, Theileria parva and T. annulata , into families of 6 and 7 clustered genes respectively. The bovipain-2 g ene is transcribed in in vitro cultured intra-erythrocyte forms of a virulent and an attenuated B. bovis strain from Argentina, and has no introns, as shown by RT-PCR followed by sequencing. Antibodies against a recombinant form of bovipain-2 recognized two parasite protein bands of 34 and 26 kDa, which coincide with the predicted sizes of the pro-peptidase and mature peptidase, respectively. Immunofluorescence studies showed an intracellular localization of bovipain-2 in the middle-rear region of in vitro cultured merozoites, as well as diffused in the cytoplasm of infected erythrocytes. Anti-bovipain-2 antibodies also reacted with B. bigemina -infected erythrocytes giving a similar pattern, which suggests cross-reactivity among these species. Antibodies in sera of two out of six B. bovis -experimentally infected bovines tested, reacted specifically with recombinant bovipain-2 in immunoblots, thus demonstrating expression and immunogenicity during bovine-infecting stages. Conclusions Overall, we present the characterization of bovipain-2 and demonstrate its in vitro and in vivo expression in virulent and attenuated strains. Given the involvement of apicomplexan cysteine proteases in essential parasite functions, bovipain-2 constitutes a new vaccine candidate and potential drug target for bovine babesiosis.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة ثبت أن بروتياز السيستين وثيق الصلة بطفيليات أبيكومبلكسان. في حالة بابيسيا بوفيس ، وهو طفيلي دموي ينتقل عن طريق القراد من الماشية، تبين أن مثبطات هذه الإنزيمات تعيق التكاثر داخل كريات الدم الحمراء للطفيلي، مما يؤكد أهميتها للبقاء على قيد الحياة. النتائج تم العثور على أربعة بروتيزات سيستين شبيهة بالبابين مشفرة بواسطة جينوم B. bovis باستخدام قاعدة بيانات MEROPS. أحدها، تقويم العظام للمتصورة المنجلية المنجلية -2، المسمى هنا بوفيبين -2، تم تمييزه بشكل أكبر. يتم ترميز Bovipain -2 في B. bovis chromosome 4 بواسطة ORF قدره 1.3 كيلوبايت، وله وزن جزيئي متوقع قدره 42 كيلو دالتون، وهو محب للماء باستثناء منطقة عبر الغشاء. يحتوي على مقومات العظام في العديد من معقدات القمم الأخرى، ويظهر تسلسل الأحماض الأمينية المتوقع درجة عالية من الحفظ بين العديد من عزلات B. bovis من أمريكا الشمالية والجنوبية. أظهرت دراسات Synteny أن جين bovipain -2 قد توسع في جينومات اثنين من البيروبلازميدات ذات الصلة، Theileria parva و T. annulata ، إلى عائلات من 6 و 7 جينات مجمعة على التوالي. يتم نسخ bovipain -2 g ene في أشكال داخل كريات الدم الحمراء المستزرعة في المختبر لسلالة B. bovis الخبيثة والموهنة من الأرجنتين، وليس لها إنترونات، كما هو موضح في RT - PCR متبوعًا بالتسلسل. تعرفت الأجسام المضادة ضد شكل مؤتلف من بوفيبين-2 على نطاقين من البروتين الطفيلي من 34 و 26 كيلو دالتون، والتي تتزامن مع الأحجام المتوقعة من الببتيدات المؤيدة والببتيدات الناضجة، على التوالي. أظهرت دراسات التألق المناعي توطينًا داخل الخلايا للبوفيبين -2 في المنطقة الخلفية الوسطى من الميروزيت المستنبت في المختبر، وكذلك منتشرًا في سيتوبلازم كريات الدم الحمراء المصابة. كما تفاعلت الأجسام المضادة للبقر -2 مع كريات الدم الحمراء المصابة بالبيجيماينا مما يعطي نمطًا مشابهًا، مما يشير إلى التفاعل المتبادل بين هذه الأنواع. تفاعلت الأجسام المضادة في مصل اثنين من أصل ستة بقرات مصابة تجريبيًا تم اختبارها، على وجه التحديد مع البقري المؤتلف-2 في اللطخات المناعية، مما يدل على التعبير والمناعة خلال مراحل إصابة الأبقار. الاستنتاجات بشكل عام، نقدم توصيف بوفيبين -2 ونوضح تعبيره في المختبر وفي الجسم الحي في سلالات خبيثة ومخففة. بالنظر إلى تورط بروتياز سيستين معقد أبيكومبكسان في وظائف الطفيليات الأساسية، يشكل بوفيبين-2 مرشحًا جديدًا للقاح وهدفًا محتملاً لعقار داء البابسيات البقري.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Il a été démontré que les cystéines protéases sont très pertinentes pour les parasites Apicomplexan. Dans le cas de Babesia bovis , un hémoparasite transmis par les tiques chez les bovins, il a été démontré que les inhibiteurs de ces enzymes entravent la réplication intraérythrocytaire du parasite, soulignant leur importance pour la survie. Résultats Quatre protéases à cystéine de type papaïne ont été trouvées codées par le génome de B. bovis à l'aide de la base de données MEROPS. L'un d'eux, l'orthologue de Plasmodium falciparum falcipain-2, appelé ici bovipain-2, a été caractérisé plus en détail. La bovipaïne-2 est codée dans le chromosome 4 de B. bovis par un ORF de 1,3 kb, a un poids moléculaire prédit de 42 kDa et est hydrophile à l'exception d'une région transmembranaire. Il a des orthologues dans plusieurs autres apicomplexes, et sa séquence d'acides aminés prédite montre un degré élevé de conservation parmi plusieurs isolats de B. bovis d'Amérique du Nord et du Sud. Les études de Synteny ont démontré que le gène de la bovipaïne-2 s'est étendu dans les génomes de deux piroplasmides apparentés, Theileria parva et T. annulata , en familles de 6 et 7 gènes groupés respectivement. La bovipaïne-2 g ene est transcrite dans des formes intra-érythrocytaires cultivées in vitro d'une souche de B. bovis virulente et atténuée d'Argentine, et n'a pas d'introns, comme le montre la RT-PCR suivie d'un séquençage. Les anticorps dirigés contre une forme recombinante de bovipaïne-2 ont reconnu deux bandes de protéines parasitaires de 34 et 26 kDa, qui coïncident avec les tailles prédites de la pro-peptidase et de la peptidase mature, respectivement. Les études d'immunofluorescence ont montré une localisation intracellulaire de la bovipaïne-2 dans la région moyenne-arrière des mérozoïtes cultivés in vitro, ainsi que diffusée dans le cytoplasme des érythrocytes infectés. Les anticorps anti-bovipaïne-2 ont également réagi avec les érythrocytes infectés par B. bigemina, donnant un schéma similaire, ce qui suggère une réactivité croisée entre ces espèces. Les anticorps présents dans les sérums de deux des six bovins infectés expérimentalement par B. bovis testés ont réagi spécifiquement avec la bovipaïne-2 recombinante dans les immunoblots, démontrant ainsi l'expression et l'immunogénicité au cours des stades d'infection bovine. Conclusions Dans l'ensemble, nous présentons la caractérisation de la bovipaïne-2 et démontrons son expression in vitro et in vivo dans des souches virulentes et atténuées. Compte tenu de l'implication des cystéines protéases de l'apicomplexe dans les fonctions parasitaires essentielles, la bovipaïne-2 constitue un nouveau candidat vaccin et une cible médicamenteuse potentielle pour la babésiose bovine.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Se ha demostrado que las cisteína proteasas son altamente relevantes para los parásitos Apicomplexan. En el caso de Babesia bovis , un hemoparásito transmitido por garrapatas del ganado, se demostró que los inhibidores de estas enzimas obstaculizan la replicación intraeritrocítica del parásito, lo que subraya su importancia para la supervivencia. Resultados Se encontró que cuatro cisteína proteasas similares a la papaína estaban codificadas por el genoma de B. bovis utilizando la base de datos MEROPS. Uno de ellos, el ortólogo de Plasmodium falciparum falcipain-2, aquí denominado bovipain-2, se caracterizó aún más. La bovipaína-2 está codificada en el cromosoma 4 de B. bovis por un ORF de 1.3 kb, tiene un peso molecular predicho de 42 kDa y es hidrófila con la excepción de una región transmembrana. Tiene ortólogos en varios otros apicomplejos, y su secuencia de aminoácidos predicha muestra un alto grado de conservación entre varios aislados de B. bovis de América del Norte y del Sur. Los estudios de sintenia demostraron que el gen bovipain-2 se ha expandido en los genomas de dos piroplasmidos relacionados, Theileria parva y T. annulata , en familias de 6 y 7 genes agrupados respectivamente. El eno de bovipain-2 g se transcribe en formas intraeritrocíticas cultivadas in vitro de una cepa de B. bovis virulenta y atenuada de Argentina, y no tiene intrones, como se muestra por RT-PCR seguido de secuenciación. Los anticuerpos contra una forma recombinante de bovipain-2 reconocieron dos bandas de proteínas del parásito de 34 y 26 kDa, que coinciden con los tamaños predichos de la pro-peptidasa y la peptidasa madura, respectivamente. Los estudios de inmunofluorescencia mostraron una localización intracelular de bovipain-2 en la región media-trasera de merozoitos cultivados in vitro, así como difusa en el citoplasma de eritrocitos infectados. Los anticuerpos anti-bovipaína-2 también reaccionaron con eritrocitos infectados por B. bigemina dando un patrón similar, lo que sugiere reactividad cruzada entre estas especies. Los anticuerpos en el suero de dos de cada seis bovinos infectados experimentalmente con B. bovis probados, reaccionaron específicamente con la bovipaína-2 recombinante en inmunotransferencias, demostrando así la expresión y la inmunogenicidad durante las etapas de infección bovina. Conclusiones En general, presentamos la caracterización de la bovipaína-2 y demostramos su expresión in vitro e in vivo en cepas virulentas y atenuadas. Dada la participación de las cisteína proteasas apicomplexan en las funciones esenciales del parásito, la bovipaína-2 constituye un nuevo candidato a vacuna y un posible objetivo farmacológico para la babesiosis bovina.

Files

1756-3305-3-113.pdf

Files (1.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:832d4f6910c9b6b98679c6b0fb3a82f5
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يتم التعبير عن Bovipain -2، مقوام Falcipain -2، في المراحل داخل كريات الدم الحمراء من الطفيلي الدموي الذي ينتقل عن طريق القراد Babesia bovis
Translated title (French)
La bovipaïne-2, l'orthologue de la falcipaïne-2, est exprimée dans les stades intraérythrocytaires de l'hémoparasite Babesia bovis transmis par les tiques
Translated title (Spanish)
Bovipain-2, el ortólogo de falcipain-2, se expresa en etapas intraeritrocíticas del hemoparásito transmitido por garrapatas Babesia bovis

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2065149923
DOI
10.1186/1756-3305-3-113

Is supplement to
https://openalex.org/W4386498651 (Other)
https://openalex.org/W2560391611 (Other)
https://openalex.org/W2337104398 (Other)
https://openalex.org/W2117438793 (Other)
https://openalex.org/W2079584260 (Other)
https://openalex.org/W2046786010 (Other)
https://openalex.org/W2042310411 (Other)
https://openalex.org/W1996868145 (Other)
https://openalex.org/W1963774861 (Other)
https://openalex.org/W1859632477 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W124932162
  • https://openalex.org/W1779310567
  • https://openalex.org/W1892644136
  • https://openalex.org/W1963722730
  • https://openalex.org/W1964451754
  • https://openalex.org/W1970092888
  • https://openalex.org/W1980740976
  • https://openalex.org/W1980846278
  • https://openalex.org/W1980886769
  • https://openalex.org/W1985062902
  • https://openalex.org/W1990453950
  • https://openalex.org/W1998839567
  • https://openalex.org/W2002704027
  • https://openalex.org/W2003929617
  • https://openalex.org/W2005913713
  • https://openalex.org/W2009972285
  • https://openalex.org/W2016085134
  • https://openalex.org/W2016391953
  • https://openalex.org/W2019851585
  • https://openalex.org/W2029985793
  • https://openalex.org/W2034233269
  • https://openalex.org/W2041773495
  • https://openalex.org/W2044123000
  • https://openalex.org/W2044822018
  • https://openalex.org/W2046807632
  • https://openalex.org/W2059769878
  • https://openalex.org/W2060000061
  • https://openalex.org/W2064239254
  • https://openalex.org/W2076569236
  • https://openalex.org/W2079730685
  • https://openalex.org/W2081701204
  • https://openalex.org/W2092957461
  • https://openalex.org/W2097032189
  • https://openalex.org/W2097808534
  • https://openalex.org/W2106882534
  • https://openalex.org/W2110899053
  • https://openalex.org/W2111066407
  • https://openalex.org/W2111869141
  • https://openalex.org/W2115862895
  • https://openalex.org/W2146384771
  • https://openalex.org/W2148621849
  • https://openalex.org/W2152972373
  • https://openalex.org/W2157017502
  • https://openalex.org/W2163785721
  • https://openalex.org/W2163916007
  • https://openalex.org/W2166668583
  • https://openalex.org/W2166720212
  • https://openalex.org/W2176557328
  • https://openalex.org/W4320800236