Evaluation of the functional role of two Leptospira interrogans proteins in the adhesion process of the pathogen to the host.

A leptospirose é uma zoonose de distribuição global causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira. A doença possui um quadro de manifestações clínicas muito variadas em humanos, que pode apresentar febre, dores de cabeça e muscular, até um quadro clínico mais severo, conhecido como síndrome de Weil, caracterizado por hemorragias, icterícia, falência renal e hepática. Até o presente momento, os mecanismos de patogenicidade da leptospira não são totalmente claros e não existe uma vacina eficaz contra a doença. O sequenciamento de genomas de leptospiras patogênicas possibilitou a identificação de proteínas da membrana externa conservadas entre cepas patogênicas, que são os principais alvos de pesquisa para elucidar os mecanismos de patogenicidade e possivelmente o desenvolvimento de uma vacina. Nesse sentido, foram selecionados por bioinformática os genes LIC11711 e LIC12587 a partir do genoma sequenciado de Leptospira interrogans sorovar Copenhageni, os quais codificam para duas preditas lipoproteínas hipotéticas de funções desconhecidas. Os genes foram amplificados por PCR a partir do DNA genômico da bactéria e clonados no vetor de expressão pAE. As proteínas recombinantes foram expressas em E. coli BL21 DE3 Star pLysS e purificadas por cromatografia de afinidade a metal. As proteínas recombinantes foram inoculadas em camundongos para avaliação da sua atividade imunogênica e obtenção de soros imunes. Ambas as proteínas recombinantes se mostraram reativas com anticorpos em soros de pacientes diagnosticados com a doença, apresentando uma sensibilidade maior em relação ao teste de aglutinação microscópica (MAT), e alta especificidade, diferenciando anticorpos presentes em soros de pacientes diagnosticados com outras doenças não relacionadas. Os resultados de ELISA de bactéria intacta, proteólise por proteinase K e imunofluorescência sugerem que ambas as proteínas estão localizadas na membrana externa bactéria. Com base no ensaio de conservação por western blotting, as proteínas nativas estão presentes em diferentes cepas patogênicas de Leptospira, e ausentes na espécie saprófita L. biflexa. Em ensaios de adesão in vitro, as proteínas recombinantes interagiram com os componentes humanos laminina, e-caderina, plasminogênio, fibrinogênio, fibronectina plasmática, vitronectina, C7, C8 e C9 de forma dose-dependentes, porém com valores de afinidade baixos. Estes resultados sugerem que as proteínas codificadas pelos genes LIC11711 e LIC12587 são expressas durante a patogênese e podem desempenhar múltiplas funções a partir da interação com diferentes componentes, e deste modo auxiliam nas etapas de invasão, disseminação e evasão do sistema imune, auxiliando as leptospiras no processo de infecção.Leptospirosis is a zoonosis of global distribution caused by pathogenic bacteria of the genus Leptospira. The disease has a wide range of clinical manifestations in humans, which can present with fever, headaches and muscular pain, to a more severe clinical condition, known as Weil\'s syndrome, characterized by hemorrhages, jaundice, renal and hepatic failure. So far, the pathogenicity mechanisms of leptospira are not entirely clear and there is no effective vaccine against a disease. Sequencing of pathogenic leptospires genomes has enabled the identification of conserved outer membrane proteins among pathogenic strains, which are the main research focus to understand the mechanism of pathogenicity and possibly identify a vaccine candidate. In this sense, the genes LIC11711 and LIC12587 were selected from the genome sequence of Leptospira interrogans serovar Copenhageni by bioinformatics, which encode two hypothetical predicted lipoproteins of unknown functions. The genes were amplified by PCR from the genomic DNA of the bacteria and cloned into pAE expression vector. The recombinant proteins were expressed in E. coli BL21 DE3 Star pLysS and purified by metal affinity chromatography. Recombinant proteins were inoculated in mice to evaluate their immunogenic activity and to obtain immune sera. Both recombinant proteins are reactive with antibodies in sera from patients diagnosed with a disease, presenting higher sensitivity than the microscopic agglutination test (MAT), high specificity, differentiating antibodies present in sera from patients diagnosed with other non-specific diseases related. The results of intact bacterial ELISA, proteinase K proteolysis and Immunofluorescence suggest that both proteins are located in the surface of the bacteria. Based on western blotting conservation assay, the coding sequences are present in different pathogenic strains of Leptospira, and absent in the nom-pathogenic L. biflexa. In in vitro adhesion assays, recombinant proteins showed interaction with the human components laminina, e-cadherin, plasminogen, fibrinogen, plasma fibronectina, vitronectin, C7, C8 and C9, in dose-dependent manner, but with low affinity values. These results suggest that the proteins encoded by the genes LIC11711 and LIC12587 are expressed during the infection and may perform multiple tasks and thus assist in the steps of invasion, dissemination and evasion of the immune system, helping leptospires during the establishment of the disease