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# Biología# Biología molecular

Entendiendo la Enolasa en los Duendes del Hígado

La investigación revela el papel crucial de la enolasa en la supervivencia de Fasciola hepatica y su interacción con el hospedador.

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Los parásitos helmínticos son lombrices que pueden vivir dentro de los cuerpos de animales y humanos. Estos parásitos a menudo tienen ciclos de vida complejos que requieren que se muevan de una parte del cuerpo del huésped a otra. Este movimiento es importante para su crecimiento, supervivencia y capacidad para evitar el sistema inmunológico del huésped. Por ejemplo, algunos helmintos se adhieren a tejidos específicos en el huésped, lo que les ayuda a establecer una infección.

La Importancia de la Interacción con el Huésped

Para infectar exitosamente a un huésped, estos parásitos necesitan hacer contacto con una parte del huésped llamada Matriz Extracelular (ECM). La ECM es como una estructura de soporte alrededor de las células que les ayuda a mantenerse en su lugar y funcionar correctamente. Los parásitos usan proteínas especiales, llamadas adhesinas, para pegarse a la ECM. Dos proteínas importantes en la ECM son la laminina y la fibronectina, que juegan un papel significativo en el proceso de infección.

Una vez que el parásito se adhiere a la ECM, puede invadir el cuerpo del huésped. Usan diversas herramientas, como enzimas, para descomponer barreras físicas en los tejidos del huésped. Algunos parásitos helmínticos incluso utilizan las propias enzimas del huésped para ayudarles a invadir. Por ejemplo, pueden unirse a una proteína llamada plasminógeno, que es crucial para disolver coágulos de sangre. Al hacer esto, pueden aprovecharse del sistema del huésped para moverse más fácilmente a través de los tejidos.

El Caso de Fasciola Hepatica

Un helminto específico se llama Fasciola hepatica, comúnmente conocido como el duela del hígado. Este parásito causa una enfermedad llamada fasciolosis en animales y humanos. Cuando un mamífero consume las larvas de la duela, estas entran en los intestinos y comienzan su viaje a través del cuerpo del huésped. Se mueven a través de la pared intestinal, hacia la cavidad abdominal, y finalmente en el hígado. Una vez en el hígado, estas duelas maduran y pueden producir huevos, que luego pueden salir del huésped.

Fasciola hepatica es una amenaza seria. Millones de personas y ganado están en riesgo de infectarse, lo que lleva a pérdidas económicas en todo el mundo. Para desarrollar mejores tratamientos o vacunas, los investigadores necesitan aprender más sobre cómo F. hepatica interactúa con su huésped a nivel molecular.

Enfoque del Estudio: Caracterización de la Enolasa

En estudios recientes, los investigadores se han centrado en una proteína llamada enolasa que se encuentra en F. hepatica. La enolasa es una enzima que ayuda al parásito con su producción de energía y también puede desempeñar otros roles. El objetivo de la investigación era entender cómo la enolasa interactúa con el huésped y contribuye a la supervivencia del parásito.

Confirmación de la Secuencia de Enolasa

Para estudiar la enolasa, los investigadores primero necesitaban confirmar su código genético. Usando una técnica llamada análisis BLAST, compararon la secuencia de enolasa con secuencias conocidas. Amplificaron el ADN para asegurarse de tener la secuencia correcta y luego produjeron la proteína enolasa usando un método para cultivarla en bacterias.

Una vez que tuvieron la proteína de enolasa, confirmaron su identidad a través de varias pruebas, incluido el electroforesis en gel. Este proceso ayuda a visualizar la proteína para asegurar que se ha producido como se esperaba.

Producción y Purificación de Enolasa

A continuación, los investigadores trabajaron en producir una gran cantidad de esta proteína de enolasa, que llamaron enolasa recombinante (rFhENO). Introdujeron una etiqueta especial a esta proteína para ayudar con la purificación. Usando un tipo de cromatografía, pudieron aislar la enolasa de otras proteínas en la mezcla.

Después de la purificación, comprobaron la pureza de la enolasa usando otra prueba de electroforesis en gel. También confirmaron que la proteína tenía el tamaño correcto, lo cual fue un buen indicador de que era la proteína adecuada.

Ensayo de Actividad Enzimática

Una vez que purificaron rFhENO, probaron su actividad enzimática. La enolasa está involucrada en la descomposición de azúcares para energía. Los investigadores utilizaron un ensayo fluorométrico para medir cuán activa era rFhENO en la producción de un producto que emitía una señal fluorescente.

Los resultados mostraron que rFhENO era una enzima activa y funcionaba mejor en su forma dimérica, lo que significa que necesitaba existir como dos piezas unidas para funcionar correctamente.

Extracción de Proteínas de F. hepatica

Para ver dónde se localiza la enolasa en la duela del hígado, los investigadores tomaron muestras de diferentes partes del parásito. Prepararon extractos de duelas completas y separaron las sustancias para analizarlas más a fondo. Esto les ayudó a entender dónde se encuentra la enolasa dentro de los tejidos de la duela.

Descubriendo Enolasa en los Tejidos de la Duela

Usando anticuerpos especiales que se unen a la enolasa, los investigadores realizaron un análisis Western blot. Encontraron que la enolasa estaba presente en varios extractos, incluidos extractos somáticos (del cuerpo) y de la tegumento (capa exterior) del parásito.

Los estudios de inmunolocalización confirmaron que la enolasa se concentraba en el tegumento de las F. hepatica juveniles y adultas. Este hallazgo sugirió un papel clave para la enolasa en cómo la duela interactúa con su huésped.

Respuesta Inmunitaria en Ovejas Infecciosas

Luego, los investigadores dirigieron su atención a la respuesta inmune desencadenada en ovejas infectadas con F. hepatica. Descubrieron que los sistemas inmunes de las ovejas reconocían la proteína rFhENO, lo que sugiere que la enolasa podría ser un objetivo importante para los anticuerpos del huésped.

La respuesta inmune se detectó por primera vez alrededor de siete semanas después de la infección, lo que proporciona información importante para estudiar cómo el cuerpo lucha contra el parásito y podría ayudar en el desarrollo de diagnósticos y vacunas.

Estudios de Unión: Enolasa y Proteínas del Huésped

Después de confirmar la presencia e Inmunogenicidad de la enolasa, los investigadores investigaron si rFhENO podía unirse a proteínas clave en la ECM del huésped. Encontraron que rFhENO podía unirse a la laminina pero no a la fibronectina. Este hallazgo es relevante porque la laminina se encuentra en la membrana basal de los tejidos, como los intestinos, donde Fasciola hepatica ingresa al huésped.

Estos estudios de unión destacaron cómo la duela del hígado se ha adaptado para interactuar con proteínas específicas en el cuerpo del huésped, ayudando en su proceso de invasión.

Interacción con Plasminógeno

Investigaciones adicionales se centraron en cómo rFhENO interactuaba con el plasminógeno, una proteína involucrada en la descomposición de coágulos de sangre. Los investigadores descubrieron que rFhENO podía unirse al plasminógeno, y esta interacción ayudaba a convertir el plasminógeno en plasmina, la forma activa de la proteína.

La capacidad de rFhENO para aumentar la producción de plasmina podría desempeñar un papel importante en la capacidad del parásito para invadir tejidos, ya que la plasmina puede ayudar a degradar barreras y facilitar el movimiento de la duela dentro del huésped.

Resumen de los Hallazgos

En resumen, la investigación descubrió que la enolasa de Fasciola hepatica cumple múltiples funciones. Actúa como una enzima importante en el metabolismo de la duela, se une a proteínas clave en el huésped y ayuda en el proceso de invasión al aumentar la generación de plasmina. Esta multifuncionalidad de la enolasa la posiciona como una proteína que podría ser crucial para la supervivencia y propagación del parásito dentro del huésped.

Potencial para Diagnósticos y Vacunación

Entender las propiedades de la enolasa ayuda a los investigadores a considerar su potencial como un objetivo para diagnosticar fasciolosis o como un candidato para una vacuna. Dado que la enolasa es reconocida por el sistema inmunológico del huésped, podría explorarse aún más para desarrollar métodos de detección temprana de infecciones, lo cual es vital para controlar la fasciolosis en humanos y animales.

Conclusión

En conclusión, el estudio de la enolasa de Fasciola hepatica revela sus roles complejos en la vida del parásito. Al unirse a las proteínas de la ECM del huésped e interactuar con el sistema fibrinolítico, la enolasa mejora la capacidad del parásito para sobrevivir y prosperar dentro de su huésped. Los conocimientos adquiridos de este estudio pueden contribuir a esfuerzos destinados a gestionar y controlar la fasciolosis, beneficiando en última instancia la salud pública y la gestión del ganado.

Fuente original

Título: Moonlighting on the Fasciola hepatica tegument: enolase, a glycolytic enzyme, interacts with the extracellular matrix and fibrinolytic system of the host

Resumen: Enolase is a 47 kDa enzyme that functions within the glycolysis and gluconeogenesis pathways involved in the reversible conversion of D-2-phosphoglycerate (2PGA) to phosphoenolpyruvate (PEP). However, in the context of host-pathogen interactions, enolase from different species of parasites, fungi and bacteria have been shown to contribute to adhesion processes by binding to proteins of the host extracellular matrix (ECM), such as fibronectin (FN) or laminin (LM). In addition, enolase is a plasminogen (PLG)-binding protein and induces its activation to plasmin, the main protease of the host fibrinolytic system. These secondary moonlighting functions of enolase are suggested to facilitate pathogen migration through host tissues. This study aims to uncover the moonlighting role of enolase from the parasite Fasciola hepatica, shedding light on its relevance to host-parasite interactions in fasciolosis, a global zoonotic disease of increasing concern. A purified recombinant form of F. hepatica enolase (rFhENO), functioning as an active homodimeric glycolytic enzyme of [~]94 kDa, was successfully obtained, fulfilling its canonical role. Immunoblotting studies on adult worm extracts showed that the enzyme is present in the tegument and the excretory/secretory products of the parasite, which supports its key role at the host-parasite interface. Confocal immunolocalisation studies of the protein in newly excysted juveniles and adult worms also localised its expression within the parasite tegument. Finally, we showed by ELISA that rFhENO can act as a parasitic adhesin by binding host LM, but not FN. rFhENO also binds PLG and enhances its conversion to plasmin in the presence of the tissue-type and urokinase-type PLG activators (t-PA and u-PA). This moonlighting adhesion-like function of the glycolytic protein enolase could contribute to the mechanisms by which F. hepatica efficiently invades and migrates within its host and encourages further research efforts that are designed to impediment this function by vaccination or drug design. AUTHOR SUMMARYFasciola hepatica is a parasitic worm causing fasciolosis, primarily affecting herbivorous mammals and posing a significant veterinary problem. Furthermore, it is a zoonosis, meaning it can be transmitted to humans. F. hepatica enters the definitive host through ingestion of contaminated aquatic plants, migrating through the intestine to settle in the liver bile ducts, where it matures into the adult stage. To migrate, it utilizes various invasion strategies, including the use of multifunctional proteins, known as moonlighting. In this study, we produced and molecularly characterized the parasitic enzyme enolase as a moonlighting protein to understand F. hepatica invasion mechanisms. We produced recombinant enolase with glycolytic activity, its canonical function in parasite energy production. Additionally, we localised this enzyme in the parasites tegument, in direct contact with the host, and demonstrated its ability to elicit an immune response early in ovine infection. Finally, we demonstrated the ability of enolase to interact with the extracellular matrix and the hosts fibrinolysis, a proteolytic system responsible for dissolving blood clots. These secondary functions of F. hepatica enolase, described here for the first time, along with its localisation and immunogenicity, suggest this protein as an interesting antigen for fasciolosis diagnosis and/or control.

Autores: Javier González-Miguel, E. O'Kelly, K. Cwiklinski, C. De Marco Verissimo, N. E. D. Calvani, J. Lopez Corrales, H. Jewhurst, A. Flaus, R. Lalor, J. Serrat, J. P. Dalton, J. Gonzalez-Miguel

Última actualización: 2024-03-18 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.15.585155

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.15.585155.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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