Caracterização de peptídeos ligadores e indutores de IgE derivados da isoforma de ATP difosfohidrolase 1 de Schistosoma mansoni (SmATPDase 1)

Schistosomiasis is a neglected disease caused by blood flukes (trematode worms) of the genus Schistosoma. This disease affects mostly communities without proper access to safe drinking water and adequate sanitation. Praziquantel is the only drug available for this infection and vaccines are currently unavailable at the market. The NTPDases are a family of proteins that catalyze the hydrolysis of nucleoside di and tri phosphates and are widely distributed in the organisms. In Schistosoma mansoni, two isoforms of NTPDases (SmATPDase1 and SmATPDase2) were described and might play important role in the parasite physiology. The SmATPase1 controls extracellular concentration of nucleoside di and tri phosphates, regulating blood clotting and immune system cells activation. In addition, this isoform might be one of the major IgE (a protective immunoglobulin) inducing antigen in the course of schistosomiasis infection. Thus, the inhibition of ATP-diphosphohydrolase by drugs or antibodies is an interesting strategy to target schistosomiasis. Intense Th2 response and high levels of IgE and cytokines IL-4, IL-5 and IL-13 are characteristic of helminth infections and allergies. It is suggested that this similarity is not only by chance, but it is due the fact that the allergic response started as a form of counter parasites - hypothesis supported by cross reactivity between proteins from parasites and allergens. In this work, we identified potential IgE epitopes in the linear structure of SmATPDase1 by in silico analysis. Three peptides were synthesized by solid phase and used in ELISA and immunization assays. The ELISA assays showed the capacity of these peptides to bind IgE and IgG4 antibodies in human serum and IgE and IgG1 in infected animals. However, no significant difference was found in the production of IgE and IgG1 after animal immunization with these molecules. Nevertheless, these immune sera were capable of identifying the SmATPDase1 in western blot assays and the identity of the enzyme was confirmed by mass spectrometry. These findings support the hypothesis that these peptides correspond to IgE epitopes. Furthermore, some results also suggest that these peptides are capable of binding natural antibodies that target self-proteins and are homologues to the investigated peptides. Thus, these peptides might be explored as tools for the study of NTPDases, through the production of antibodies against these epitopes, or as immunotherapeutics for treatment of allergies, auto-immune diseases and schistosomiasis.A esquistossomose é uma doença parasitária causada por vermes do gênero Schistosoma e afeta principalmente comunidades sem acesso adequado a água potável e condições de saneamento adequadas. O praziquantel é o fármaco indicado para o tratamento desta parasitose e não há vacina disponível. As NTPDases são uma família de proteínas que catalisam a hidrólise de nucleosídeos di e tri fosfatados, sendo amplamente distribuídas nos organismos. Duas isoformas de NTPDases (SmATPDase1 e SmATPDase2) foram descritas em Schistosoma mansoni. Sugerese que a SmATPDase1 regule a concentração extracelular de nucleosídeos di e tri fosfatados, influenciando diretamente em eventos trombóticos e ativação de células do sistema imune. Dessa maneira, a inibição da ATP-difosfohidrolase por fármacos ou anticorpos torna-se uma estratégia interessante no combate a esquistossomose. Intensa resposta do tipo Th2, elevação dos níveis de IgE e das citocinas IL-4, IL-5 e IL-13 são características marcantes em infecções helmínticas e alergias. Acredita-se que esta semelhança se deve ao fato que a resposta alérgica tenha surgido inicialmente para conter parasitos, hipótese reforçada pela imunoreatividade cruzada descrita entre proteínas presentes em parasitos e alérgenos. Acreditamos que a isoforma SmATPDAse1 seja um dos principais antígenos indutores de anticorpos IgE (imunoglobulinas com função protetora) durante a esquistossomose mansônica. Neste trabalho, por análise in silico identificamos potenciais epitopos de IgE na estrutura linear da SmATPDase1. Destas sequências, três peptídeos foram sintetizados por fase sólida e utilizados em ensaios de ELISA e de imunização. Em ensaios de ELISA, observou-se a capacidade destes peptídeos ligarem anticorpos IgE e IgG4 em soros de pacientes com esquistossomose, assim como IgE e IgG1 nos soros de animais experimentalmente infectados. Por ELISA, não foi possível observar diferença significativa na produção de anticorpos IgE e IgG1 após a imunização de camundongos com os peptídeos. No entanto, os soros imunes foram capazes de identificar a isoforma 1 da NTPDase de S. mansoni em ensaios de western blots. A identidade da proteína reconhecida foi confirmada por espectrometria de massas. Os resultados dão suporte a hipótese de que estes peptídeos sintetizados correspondam a epitopos ligadores e indutores de IgE presentes na SmATPDase1. Dessa maneira, tais peptídeos podem ser explorados como ferramentas de estudos das NTPDases, por meio da produção de anticorpos contra eles, ou até mesmo no desenvolvimento de imunoterapias em doenças alérgicas, auto-imunes e na própria esquistossomose