Trypanosoma cruzi surface mucins are involved in the attachment to the Triatoma infestans rectal ampoule
Creators
- María de los Milagros Cámara1, 2, 3
-
Virginia Balouz1, 2, 3
- Camila Centeno Cameán1, 2, 3
-
Carmen R. Cori2, 4, 5, 6
-
Gustavo A. Kashiwagi2, 4, 5, 6
-
Santiago Gil2, 4, 5, 6
-
Natalia Paula Macchiaverna5, 2, 6
-
Marta Victoria Cardinal5, 2, 6
-
Francisco Guaimas1, 2, 3
-
Maite Mabel Lobo1, 2, 3
-
Rosa M. de Lederkremer2, 4, 5, 6
-
Carola Gallo‐Rodriguez2, 4, 5, 6
-
Carlos A. Buscaglia1, 2, 3
- 1. Instituto Tecnológico de Chascomús
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. National University of General San Martín
- 4. Institute of Astronomy and Space Physics
- 5. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
- 6. University of Buenos Aires
Description
Trypanosoma cruzi, the agent of Chagas disease, is a protozoan parasite transmitted to humans by blood-sucking triatomine vectors. However, and despite its utmost biological and epidemiological relevance, T. cruzi development inside the digestive tract of the insect remains a poorly understood process.Here we showed that Gp35/50 kDa mucins, the major surface glycoproteins from T. cruzi insect-dwelling forms, are involved in parasite attachment to the internal cuticle of the triatomine rectal ampoule, a critical step leading to its differentiation into mammal-infective forms. Experimental evidence supporting this conclusion could be summarized as follows: i) native and recombinant Gp35/50 kDa mucins directly interacted with hindgut tissues from Triatoma infestans, as assessed by indirect immunofluorescence assays; ii) transgenic epimastigotes over-expressing Gp35/50 kDa mucins on their surface coat exhibited improved attachment rates (~2-3 fold) to such tissues as compared to appropriate transgenic controls and/or wild-type counterparts; and iii) certain chemically synthesized compounds derived from Gp35/50 kDa mucins were able to specifically interfere with epimastigote attachment to the inner lining of T. infestans rectal ampoules in ex vivo binding assays, most likely by competing with or directly blocking insect receptor(s). A solvent-exposed peptide (smugS peptide) from the Gp35/50 kDa mucins protein scaffolds and a branched, Galf-containing trisaccharide (Galfβ1-4[Galpβ1-6]GlcNAcα) from their O-linked glycans were identified as main adhesion determinants for these molecules. Interestingly, exogenous addition of a synthetic Galfβ1-4[Galpβ1-6]GlcNAcα derivative or of oligosaccharides containing this structure impaired the attachment of Dm28c but not of CL Brener epimastigotes to triatomine hindgut tissues; which correlates with the presence of Galf residues on the Gp35/50 kDa mucins' O-glycans on the former but not the latter parasite clone.These results provide novel insights into the mechanisms underlying T. cruzi-triatomine interplay, and indicate that inter-strain variations in the O-glycosylation of Gp35/50 kDa mucins may lead to differences in parasite differentiation and hence, in parasite transmissibility to the mammalian host. Most importantly, our findings point to Gp35/50 kDa mucins and/or the Galf biosynthetic pathway, which is absent in mammals and insects, as appealing targets for the development of T. cruzi transmission-blocking strategies.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
المثقبية الكروزية، عامل مرض شاغاس، هو طفيلي طفيلي ينتقل إلى البشر عن طريق ناقلات الترياتومين الماصة للدم. ومع ذلك، وعلى الرغم من أهميتها البيولوجية والوبائية القصوى، لا يزال تطور T. cruzi داخل الجهاز الهضمي للحشرة عملية غير مفهومة جيدًا. أظهرنا هنا أن موسينات Gp35/50 kDa، وهي البروتينات السكرية السطحية الرئيسية من أشكال T. cruzi التي تعيش في الحشرات، تشارك في ارتباط الطفيليات بالبشرة الداخلية لأمبولة المستقيم الترياتومين، وهي خطوة حاسمة تؤدي إلى تمايزها إلى أشكال معدية للثدييات. يمكن تلخيص الأدلة التجريبية التي تدعم هذا الاستنتاج على النحو التالي: 1) تفاعلت موسينات Gp35/50 kDa الأصلية والمأشوبة مباشرة مع أنسجة الأمعاء الخلفية من إنفستانات الترياتوما، كما تم تقييمها من خلال فحوصات التألق المناعي غير المباشرة ؛ 2) أظهرت موسينات Gp35/50 kDa المحورة وراثيًا والتي تعبر بشكل مفرط عن Gp35/50 kDa على معطفها السطحي معدلات ارتباط محسنة (حوالي2-3 أضعاف) بهذه الأنسجة مقارنةً بالضوابط المعدلة و/أو النظراء من النوع البري ؛ و 3) تمكنت بعض المركبات المركبة كيميائياً المشتقة من موسينات Gp35/50 kDa من التداخل على وجه التحديد مع ارتباط epimastigote بالبطانة الداخلية لـ T. infestans أمبولات المستقيم في فحوصات الربط خارج الجسم الحي، على الأرجح من خلال التنافس مع مستقبلات الحشرات أو حجبها بشكل مباشر. تم تحديد الببتيد المعرض للمذيبات (ببتيد smugS) من سقالات بروتين موسينات Gp35/50 kDa وثلاثي سكاريد متفرع يحتوي على Galf (Galfβ 1-4 [Galpβ 1-6] GlcNAcα) من الجليكانات المرتبطة بـ O كمحددات التصاق رئيسية لهذه الجزيئات. ومن المثير للاهتمام، أن الإضافة الخارجية لمشتق Galfβ 1-4 [Galpβ 1-6] GlcNAcα أو من السكريات القليلة التي تحتوي على هذا الهيكل أعاقت ارتباط Dm 28 c ولكن ليس من CL Brener epimastigotes بأنسجة الأمعاء الخلفية الثلاثية ؛ الذي يرتبط بوجود بقايا Galf على Gp 35/50 kDa mucins 'O - glycans على الأول ولكن ليس الأخير استنساخ الطفيلي. توفر هذه النتائج رؤى جديدة حول الآليات الكامنة وراء تفاعل T. cruzi - triatomine، وتشير إلى أن الاختلافات بين السلالات في O - glycosylation من Gp 35/50 kDa mucins قد تؤدي إلى اختلافات في تمايز الطفيليات، وبالتالي، في قابلية انتقال الطفيليات إلى مضيف الثدييات. الأهم من ذلك، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى موسينات Gp35/50 kDa و/أو مسار Galf الحيوي، الغائب في الثدييات والحشرات، كأهداف جذابة لتطوير استراتيجيات منع انتقال T. cruzi.Translated Description (French)
Trypanosoma cruzi, l'agent de la maladie de Chagas, est un parasite protozoaire transmis à l'homme par des vecteurs triatomiques suceurs de sang. Cependant, et malgré sa plus grande pertinence biologique et épidémiologique, le développement de T. cruzi à l'intérieur du tube digestif de l'insecte reste un processus mal compris. Nous avons montré ici que les mucines Gp35/50 kDa, les principales glycoprotéines de surface des formes insecticides de T. cruzi, sont impliquées dans l'attachement parasitaire à la cuticule interne de l'ampoule rectale de triatomine, une étape critique conduisant à sa différenciation en formes infectieuses pour les mammifères. Les preuves expérimentales étayant cette conclusion pourraient être résumées comme suit : i) les mucines Gp35/50 kDa natives et recombinantes interagissaient directement avec les tissus de l'intestin postérieur de Triatoma infestans, telles qu'évaluées par des tests d'immunofluorescence indirects ; ii) les épimastigotes transgéniques surexprimant les mucines Gp35/50 kDa sur leur revêtement de surface présentaient des taux de fixation améliorés (~2-3 fois) à ces tissus par rapport aux témoins transgéniques appropriés et/ou aux homologues de type sauvage ; et iii) certains composés synthétisés chimiquement dérivés des mucines Gp35/50 kDa étaient capables d'interférer spécifiquement avec la fixation épimastigote à la muqueuse interne des ampoules rectales de T. infestans dans les tests de liaison ex vivo, très probablement en rivalisant avec ou en bloquant directement le (s) récepteur(s) des insectes. Un peptide exposé au solvant (peptide smugS) provenant des échafaudages protéiques des mucines Gp35/50 kDa et un trisaccharide ramifié contenant du Galf (Galfβ1-4 [Galpβ1-6] GlcNAcα) provenant de leurs glycanes liés à l'O ont été identifiés comme principaux déterminants d'adhésion pour ces molécules. Fait intéressant, l'addition exogène d'un dérivé synthétique de Galfβ1-4 [Galpβ1-6] GlcNAcα ou d'oligosaccharides contenant cette structure a altéré la fixation de Dm28c mais pas des épimastigotes de CL Brener aux tissus de l'intestin postérieur de la triatomine ; ce qui est en corrélation avec la présence de résidus de Galf sur les O-glycanes des mucines Gp35/50 kDa sur le premier mais pas sur le dernier clone parasitaire. Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur les mécanismes sous-jacents à l'interaction T. cruzi-triatomine et indiquent que les variations inter-souches dans l'O-glycosylation des mucines Gp35/50 kDa peuvent entraîner des différences dans la différenciation des parasites et, par conséquent, dans la transmissibilité des parasites à l'hôte mammifère. Plus important encore, nos résultats indiquent que les mucines Gp35/50 kDa et/ou la voie de biosynthèse Galf, qui est absente chez les mammifères et les insectes, sont des cibles attrayantes pour le développement de stratégies de blocage de la transmission de T. cruzi.Translated Description (Spanish)
Trypanosoma cruzi, el agente de la enfermedad de Chagas, es un parásito protozoario transmitido a los humanos por vectores triatominos chupadores de sangre. Sin embargo, y a pesar de su máxima relevancia biológica y epidemiológica, el desarrollo de T. cruzi dentro del tracto digestivo del insecto sigue siendo un proceso poco conocido. Aquí mostramos que las mucinas Gp35/50 kDa, las principales glucoproteínas de superficie de las formas que habitan en los insectos T. cruzi, están involucradas en la unión del parásito a la cutícula interna de la ampolla rectal triatomina, un paso crítico que conduce a su diferenciación en formas infecciosas de mamíferos. La evidencia experimental que respalda esta conclusión podría resumirse de la siguiente manera: i) las mucinas de Gp35/50 kDa nativas y recombinantes interactuaron directamente con los tejidos del intestino posterior de Triatoma infestans, como se evaluó mediante ensayos de inmunofluorescencia indirecta; ii) los epimastigotos transgénicos que sobreexpresan las mucinas de Gp35/50 kDa en su recubrimiento superficial exhibieron tasas de unión mejoradas (~2-3 veces) a dichos tejidos en comparación con los controles transgénicos apropiados y/o contrapartes de tipo salvaje; y iii) ciertos compuestos sintetizados químicamente derivados de las mucinas de Gp35/50 kDa fueron capaces de interferir específicamente con la unión de epimastigotos al revestimiento interno de las ampollas rectales de T. infestans en ensayos de unión ex vivo, muy probablemente compitiendo con o bloqueando directamente los receptores de insectos. Un péptido expuesto al solvente (péptido smugS) de los andamios de proteínas de mucinas Gp35/50 kDa y un trisacárido ramificado que contiene Galf (Galfβ1-4[Galpβ1-6] GlcNAcα) de sus glicanos unidos a O se identificaron como los principales determinantes de adhesión para estas moléculas. Curiosamente, la adición exógena de un derivado sintético de Galfβ1-4 [Galpβ1-6] GlcNAcα o de oligosacáridos que contienen esta estructura perjudicó la unión de Dm28c pero no de epimastigotes CL Brener a los tejidos del intestino posterior triatomino; lo que se correlaciona con la presencia de residuos de Galf en los O-glicanos de las mucinas Gp35/50 kDa en el primero pero no en el último clon del parásito. Estos resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre los mecanismos subyacentes a la interacción de T. cruzi-triatomine e indican que las variaciones entre cepas en la O-glicosilación de las mucinas Gp35/50 kDa pueden conducir a diferencias en la diferenciación del parásito y, por lo tanto, en la transmisibilidad del parásito al huésped mamífero. Lo más importante es que nuestros hallazgos apuntan a las mucinas Gp35/50 kDa y/o la vía biosintética Galf, que está ausente en mamíferos e insectos, como dianas atractivas para el desarrollo de estrategias de bloqueo de la transmisión de T. cruzi.Files
journal.pntd.0007418&type=printable.pdf
Files
(3.0 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:d13953000f18d8f5611347eee7884218
|
3.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تشارك مخاطيات سطح المثقبية الكروزية في الارتباط بأمبولة المستقيم المصابة بالورم الثلاثي
- Translated title (French)
- Les mucines de surface de Trypanosoma cruzi sont impliquées dans la fixation à l'ampoule rectale de Triatoma infestans
- Translated title (Spanish)
- Las mucinas superficiales de Trypanosoma cruzi están involucradas en la unión a la ampolla rectal de Triatoma infestans
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2945034734
- DOI
- 10.1371/journal.pntd.0007418
References
- https://openalex.org/W1576713809
- https://openalex.org/W1590955793
- https://openalex.org/W172376736
- https://openalex.org/W1726007421
- https://openalex.org/W1875892240
- https://openalex.org/W1967602245
- https://openalex.org/W1969655028
- https://openalex.org/W1977327238
- https://openalex.org/W1981169853
- https://openalex.org/W1987290897
- https://openalex.org/W1995698588
- https://openalex.org/W1995941375
- https://openalex.org/W1997798050
- https://openalex.org/W1997827039
- https://openalex.org/W1998202478
- https://openalex.org/W1999317022
- https://openalex.org/W2000617659
- https://openalex.org/W2001314572
- https://openalex.org/W2005442970
- https://openalex.org/W2009513889
- https://openalex.org/W2018269659
- https://openalex.org/W2018815811
- https://openalex.org/W2019254756
- https://openalex.org/W2022143262
- https://openalex.org/W2025334763
- https://openalex.org/W2029861564
- https://openalex.org/W2031306411
- https://openalex.org/W2034120108
- https://openalex.org/W2034325006
- https://openalex.org/W2045468030
- https://openalex.org/W2046778762
- https://openalex.org/W2060926320
- https://openalex.org/W2061246349
- https://openalex.org/W2066371247
- https://openalex.org/W2072963865
- https://openalex.org/W2074694172
- https://openalex.org/W2076546347
- https://openalex.org/W2080755794
- https://openalex.org/W2083241606
- https://openalex.org/W2085093413
- https://openalex.org/W2094801241
- https://openalex.org/W2096910197
- https://openalex.org/W2097954680
- https://openalex.org/W2099559392
- https://openalex.org/W2101203589
- https://openalex.org/W2101521042
- https://openalex.org/W2102220452
- https://openalex.org/W2108894540
- https://openalex.org/W2109626753
- https://openalex.org/W2110451407
- https://openalex.org/W2112293062
- https://openalex.org/W2116714498
- https://openalex.org/W2119509367
- https://openalex.org/W2124651863
- https://openalex.org/W2131228709
- https://openalex.org/W2131907967
- https://openalex.org/W2136074968
- https://openalex.org/W2136478722
- https://openalex.org/W2141489712
- https://openalex.org/W2142586508
- https://openalex.org/W2143859954
- https://openalex.org/W2146634463
- https://openalex.org/W2148265162
- https://openalex.org/W2152219881
- https://openalex.org/W2155159495
- https://openalex.org/W2156685063
- https://openalex.org/W2162852532
- https://openalex.org/W2169665346
- https://openalex.org/W2173724216
- https://openalex.org/W2175693398
- https://openalex.org/W2308248585
- https://openalex.org/W2318860000
- https://openalex.org/W2329556460
- https://openalex.org/W2427748065
- https://openalex.org/W2479242807
- https://openalex.org/W2553877424
- https://openalex.org/W2560821681
- https://openalex.org/W2743968845
- https://openalex.org/W2747985019
- https://openalex.org/W2790890772
- https://openalex.org/W2883810529
- https://openalex.org/W2892890123
- https://openalex.org/W2920971547
- https://openalex.org/W2921454621