GLICOCOBIOLOGA DE HELMINTOS PARSITOS CARBOHIDRATOS alta capacidad de
GLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS PARÁSITOS
CARBOHIDRATOS • alta capacidad de generar diversidad estructural FUNCIONES GENERALES: • estructurales • interacción con otras moléculas (proteínas receptoras / lectinas) • protección • estabilización GLICOCONJUGADOS Compuestos en los cuales uno o más monosacáridos o unidades oligosacarídicas se unen covalentemente a un esqueleto no glucídico: proteínas o lípidos
A. GLICOPROTEÍNAS Unidades oligosacarídicas se unen vía enlaces de tipo N- u Oa un esqueleto polipeptídico, durante el tráfico por el RER y el aparato de Golgi N - glicanos T producidos por todas las células eucariotas S se unen a través de Glc. NAc al NH 2 de una Asn S los oligosacáridos se transfieren como un bloque preformado S secuencia consenso Asn-X-Thr/Ser
Glicoproteínas de 3 tipos: • ricas en Man • complejas • híbridas que comparten un núcleo común
O - glicanos T producidos por todas las células eucariotas T en general se unen a través de Gal. NAc al OH de una Thr o Ser T biosíntesis en el aparato de Golgi por adición secuencial de los monosacáridos T no hay secuencias consenso/regiones ricas en Pro T 7 núcleos distintos
B. GLICOLÍPIDOS Unidad básica: un monosacárido se une a unidad de ceramida compuesta por una base de cadena larga y un ácido graso. La unidad básica luego se extiende por la adición de otros monosacáridos
C. ANCLAS DE GLICOFOSFOLÍPIDOS
D. PROTEOGLICANOS Y GLICOSAMINOGLICANOS Figure 11. 2. Glycosaminoglycans consist of repeating disaccharide units. HA lacks any sulfate groups, but the rest of the GAGs contain sulfates at various positions. As described in the text, considerable variations occur in the positions of sulfation and Ido. A. Figure 11. 1. The large cartilage CS proteoglycan (aggrecan) forms an aggregate using hyaluronic acid as a scaffold and link protein to stabilize the complex. In addition, cartilage matrix contains collagen (not shown) and various glycoproteins (partially filled circles). (Reprinted, with permission, from [7] Rodén 1980. )
GLICOCONJUGADOS EN LA RELACIÓN HUÉSPED - PARÁSITO T productos parasitarios de E/S o superficiales T sistema inmune innato – reconocimiento de PMAPs T sistema inmune adaptativo – respuestas T-independientes que no inducen maduración de la respuesta (cambio de isotipo de Ac, aumento de la afinidad), ni generan memoria Implicados en: T interacción con el huésped T evasión del sistema inmune (mimetismo/modulación) T muchas veces constituidos por glicanos Inusuales en posiciones terminales Con modificaciones específicas Con funciones específicas
GLICOCONJUGADOS EN TREMATODOS Schistosoma mansoni T Numerosos carbohidratos antigénicos: Glicocalix en las cercarias Glicoconjugados en los huevos Glicoproteínas en la membrana y productos de E/S del intestino del adulto Glicoproteínas en el tegumento del esporoquiste T Altamente inmunogénicos Con propiedades inmunomoduladoras Importantes en la progresión y patogénesis de la enfermedad Estadio específicos o presentes durante todo el ciclo de vida
N- glicanos (adultos y esquistosómula) Estructuras inusuales: T glicanos tipo complejo sin ácido siálico, Gal unida en forma , alta cantidad de Fuc terminal, Gal. NAc terminal unida en forma (diferencias en disposición de glicosiltransferasas y glicosidasas ? ? ) T motivos lacdi. NAc y derivados fucosilados (LDNF) en estructuras bi -, tri-, y tetra-antenarias
T N- glicanos tri- y tetra- antenarios altamente ramificados, con altas cantidades de Gal, cadenas poli-lactosaminas , poli-fucosiladas, que presentan además los antígenos Lewis X (Lex) y Lex extendido T cadenas poli-lactosaminas fucosiladas - en cél animales interaccionan con leucocitos -- En S. mansoni: evasión, alteración o interferencia con la respuesta inmune ? ? ?
Antígeno Lewis X T interacciones celulares T interacción huésped-parásito T el determinante Lex en estructuras secretadas: evasión Tel determinante Lex como receptor de selectinas del huésped, favorecería la ADCC T los oligosacáridos que presentan Lex inducen a los LB a producir altas cantidades de IL-10 inmunomodulación a respuesta Th 2
O- glicanos (esquistosómula y adulto) T secretados o asociados a la membrana T O-glicosilación simple semejante a mamíferos - Gal. NAc-Ser/Thr o Gal. NAC-Ser/Thr (antígenos Tn y T) Potencialmente antigénicas O- glicanos (huevos, esquistosómula, cercaria y adulto) T antígeno catódico circulante (CCA) y antígeno anódico circulante (CAA) CAA (30% CH) - tipo glucosaminoglicano (Gal. NAc-Ác. Glucurónico) CCA (80% CH) - núcleo tipo 2 y presenta antígenos Lex y Lex extendido
T O- glicoproteínas en el glicocalix de las cercarias - altamente fucosiladas, presentan múltiples copias de lacdi. NAc (Gal. NAc 14 Glc. NAc), Gal -ligada T Los motivos multifucosilados serían responsables de la acción moduladora del sistema inmune
GLICOLÍPIDOS en adulto, huevos y cercarias T altamente inmunogénicos T glicoesfingolípido novedoso T precursor similar a vertebrados T modificado por la adición de un residuo de 1 -4 Gal. NAc núcleo schisto: Gal. NAc 1 -4 Glc 1 -ceramida T luego extensivamente modificado en los glicolípidos de los huevos con motivos repetidos de Glc. NAc y múltiples Fuc
Lacdi. NAc- and Lac. NAc-containing glycans induce granulomas in an in vivo model for schistosome egginduced hepatic granuloma formation Fig. 1. Implantation of uncoated or antigen-coated beads in the murine liver, 16 days after injection. (A) Unloaded beads yield only a minor foreign body reaction consisting of a few macrophages. (B and C) Periparticular granulomatous inflammation with macrophages, lymphocytes, and numerous eosinophilic granulocytes: only Lacdi. NAc- (B) and asialofetuin- (C) beads induce granuloma formation (scale bar = 100 μm).
GLICOCONJUGADOS EN CESTODOS Echinococcus granulosus T Los carbohidratos son componentes muy importantes en este cestodo T En protoescolex (PS), fluido hidático y capa laminar del quiste: Gal, Gal. NAc y Glc. NAc principalmente T En el adulto: T Man/Glc en tegumento y parénquima TGlc. NAc/Ác. Siálico y Gal-Gal. NAc en reproductor T Gal en tegumento T Altamente inmunogénicos sistema
O- glicosilación simple T La O-glicosilación aberrante es una característica asociada con la transformación maligna de las células Aparecen determinantes antigénicos: T Antígeno Tn (Gal. NAc-O-Ser/Thr) T Antígeno T (Gal - Gal. NAc-O-Ser/Thr) T Sialil Tn T En E. granulosus se ha detectado la presencia de estos antígenos, tanto en el estadio adulto como en los protoescolex Recientemente se ha observado también en otros helmintos: F. hepatica, T. hydatigena, N. brasiliensis, T. canis, M. corti. Función en la relación con el huésped ? ? ?
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Trichinella spiralis T productos de E/S sintetizados y empaquetados en el esticosoma de L 1 T en la superficie cuticular aparecen epitopes compartidos con los productos de E/S Familia de glicoproteínas TSL-1 T en el intestino, participarían en el proceso de invasión y establecimiento del parásito en su nicho Glicoproteínas TSL-1 T epitope inmunodominante presente en forma de glicano, con un azúcar terminal inusual: tivelosa (3, 6 -dideoxy-D-arabinohexosa) T alto contenido en Fuc terminal
Glicanos con Tyv: - Inmunodominantes, grandes y homogéneos - Estructuras ligadas a N-, tri- y tetra-antenarias - Con motivos lacdi. NAc (Gal. NAc 1 -4 Glc. NAc) terminados en Tyv - Mayoría de antenas fucosiladas en Glc. NAc Las glicoproteínas con Tyv estarían en posición estratégica para mediar la interacción específica con las células - Ac anti-Tyv presentan función protectora - Expulsión rápida - efectos inhibitorios sobre la L 1 - impiden colonización del epitelio - movilidad comprometida - mucus intestinal - las alojadas en el epitelio son desplazadas o inmovilizadas - interfieren en el desarrollo de la L 1
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Toxocara canis T gran capacidad de soportar y evadir el sistema inmune Glicoproteínas TES (T. canis excreted/secreted products) - más de 50 macromoléculas distintas - mayoría altamente glicosiladas T estructuras inusuales T principalmente O-glicosilación 2 -O-Me-Fuc( 1 -2)4 -O-Me-Gal( 1 -3)-Gal. NAc 2 -O-Me-Fuc( 1 -2)-Gal( 1 -3)-Gal. NAc principalmente mucinas, lectinas de tipo C y proteínas de unión a fosfatidiletanolamina T
LECTINAS: T como forma de evasión de la respuesta inmune TES-32 T producto de E/S más abundante T también presente en la cutícula T homólogo a lectinas de tipo C de mamíferos T especificidad por Man y Gal. NAc T competidor soluble de las selectinas ? ? T Modulador de la respuesta inmune? ? T TES-70 T producto relativamente abundante T también lectina de tipo C T se une a proteínas del huésped específicas (no identificadas) T
MUCINAS: T glicocalix rico en CH (cubierta de superficie) T evasión del sistema inmune TES-120 T familia de mucinas muy abundantes T diferencias en modificaciones posttraduccionales T ancladas a la membrana a través de TES 32 desviación del sistema inmune ? ? T T Bloqueo de extravasación de células, activación, e inflamación T mimetismo o enmascaramiento de Ag ? ? T T TES-400 - no se encuentra en la sup. de la larva y contiene principalmente CH. Análogo a proteoglicanos de mamíferos
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Filarias T Presentan fosforilcolina (PC) asociada covalentemente a glicoproteínas y glicolípidos secretados Función inmunomoduladora -Inhibición de la proliferación de linfocitos -Cambios en la secreción de CQ ( IFN , IL-10 e Ig. G 4) T En las glicoproteínas la PC se une a Nglicanos con estructuras conservadas entre las filarias
ES-62 Principal glicoproteína asociada a PC secretada por el estadio adulto de Acanthocheilonema viteae LB expresan un receptor (no Ig) para ES-62 a concentración – activación policlonal a concentración – inhibición de la proliferación Interacción ES-62: receptor – señalización intracelular fosforilación de proteínas activación de tirosin quinasas inactivación de protein quinasa C
A novel therapeutic approach targeting articular inflammation usin the filarial nematode derived phosporylcholine-containing glycoprotein ES-62 FIGURE 4. ES-62 administration significantly reduced articular inflammation and destruction. At day 14, arthritic paws from therapeutic study were removed and stained with H&E (A and B) or toluidine blue (C and D). A and C, Profound infiltration, cartilage surface erosion, and loss of proteoglycan was observed in PBS control as indicated by the arrowheads, whereas treatment with ES-62 exhibited significantly reduced histological evidence of destruction (B and D). E, Histological appearances were scored for the presence of synovial bone erosion, hyperplasia, and cellular infiltration in ES-62 ()- or PBS (f)-treated paws. , p 0. 05 vs PBS control (Mann-Whitney U test). Data are means SEM (n 10/ group). Original magnification: A and B, 25; C and D, 50
Los glicoconjugados tienen una función relevante en la relación de un parásito con su huésped Implicados principalmente en eventos de: T reconocimiento e invasión del huésped T modulación y evasión de la respuesta inmune
ANTÍGENOS CARBOHIDRATOS DE O-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA Gal. NAc Tn Gal. NAc-Gal TF Gal. NAc-Ac. Siálico Sialil-Tn
INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS ANTÍGENOS DE O-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA ü Marcadores de “pan-carcinomas” ü Expresión muy débil o nula en los tejidos normales respectivos ü Participan en procesos de adhesión de las células cancerosas ü Constituyen blancos terapéuticos
TIPOS DE “CORE” DE LOS O-GLICANOS Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Core 6 Gal. NAc-Thr/Ser Glc. NAc 1 -3 Core 3 Thr/Ser Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Core 1 Gal 1 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Core 8 Gal. NAc 1 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Core 5 Gal. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Core 7 Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Glc. NAc 1 -3 Core 4 Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Core 2 Neu. Ac 2 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Sialil-T
LOS EPITOPES DEL “CORE” DE O-GLICANOS Y CANCER Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Core 6 Gal. NAc-Thr/Ser Glc. NAc 1 -3 Core 3 Thr/Ser Gal. NAc-Thr/Ser Antígeno Tn Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Antígeno T - Core 1 Gal 1 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Core 8 Neu. Ac 2 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Antígeno Sialil-Tn Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Glc. NAc 1 -3 Antíeno Tk - Core 4 Glc. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Core 2 Neu. Ac 2 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Gal 1 -3 Antígeno Sialil-T Gal. NAc 1 -3 Gal. NAc-Thr/Ser Core 5 Gal. NAc 1 -6 Gal. NAc-Thr/Ser Core 7 ¿POR QUÉ SE EXPRESAN LOS ANTÍGENOS DE O-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA?
¿POR QUÉ ESTOS ANTÍGENOS PODRÍAN FAVORECER EL DESARROLLO DE METÁSTASIS? Ellos interactúan con lectinas que favorecen diferentes tipos de adhesión TF galectina-3 Tn células endoteliales macrófagos Sialil-Tn Siglec-6
ANTÍGENOS Tn Y STn EN Echinococcus granulosus Antígeno Tn PROTOESCOLEX Coexpresión de s. Tn en gp. Tn ADULTOS Antígeno sialil-Tn PROTOESCOLEX ADULTOS
EVALUACIÓN DE Tn Y DE STn EN Fasciola hepatica 205 Antígeno sialil-Tn Antígeno Tn 205 116 97. 4 66 66 45 45 29 29 80 m 40 m
LA EXPRESIÓN DE ANTÍGENOS DE O-GLICOSILACIÓN ¿EL ANTIGENO Tn SE EXPRESA TAMBIÉN SIMPLE ES UN FENÓMENO GENERALIZADO EN EN OTROS PARÁSITOS HELMINTOS? PARÁSITOS HELMINTOS - plathelmintos cestodes - plathelmintos trematodes - nemathelmintos A du lt La E. g rv a so A e. M m du lt. c L 3 T. so N h. E m. L 4 b s /S N om. A bs du o lt m A T. du c E lt F. /S h so m Evaluación del antígeno Tn
PRIMER PASO EN LA O-GLICOSILACIÓN: SÍNTESIS DEL ANTÍGENO Tn pp. Gal. NAc-Transferasas (T 1 -T 14) HO OH O HO HO Ac. HN O OH O UDP HO Ac. HN O X OH X R O NH O R O X UDP X
LAS pp. Gal. NAc-Ts ü Determinan el número y la posición de las cadenas O-sacaridicas en una proteína ü Cada isoforma presenta una especificidad particular por el sustrato ü La O-glicosilación in vivo de una proteína requiere la expresión coordinada de los sustratos polipeptídicos y de las pp. Gal. NAc-Ts
¿ACTIVIDAD pp. Gal. NAc-T EN PARÁSITOS HELMINTOS? Echinococcus granulosus Evaluación en (cestode) Fasciola hepatica (trematode digenea) Toxocara canis (nematode) MUC 5 B VLTTTATTPTA MUC 2 PTTTPITTTTTV MUC 1 HGVTSAPDTRP
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