Functional characterization of four thermolysins present in Leptospira pathogenic species

A leptospirose, causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira, é uma doença de importância médica e veterinária altamente difundida em todo mundo. Atualmente, as leptospiras são classificadas em mais de 300 sorovares agrupados em 64 espécies distintas (patogênicas e saprófitas). Estas espiroquetas produzem diversas proteases potencialmente capazes de produzir danos nos tecidos. Hoje, sabemos que proteínas presentes no sobrenadante de cultura de estirpes patogênicas são capazes de degradar diversas moléculas do hospedeiro incluindo proteínas da matriz extracelular, da cascata de coagulação e do sistema complemento, contribuindo para os processos de invasão e evasão imune. A análise dos genomas de leptospiras disponíveis nos levou à identificação de quatro termolisinas, presentes somente nas espécies patogênicas, codificadas pelos genes LIC13320, LIC13321, LIC13322 e LIC10715. Tendo em vista que enzimas da família das termolisinas são fatores cruciais na patogênese de várias doenças causadas por bactérias e representam alvos potenciais para intervenção terapêutica, este projeto teve por objetivo caracterizar funcionalmente essas metaloproteinases de Leptospira. As quatro termolisinas de L. interrogans foram obtidas na forma recombinante e realizou-se também a expressão heteróloga da termolisina codificada pela LIC13322 de L. interrogans (estirpe patogênica) em L. biflexa (estirpe saprófita). Os resultados indicam que as termolisinas de L. interrogans são capazes de degradar diversas proteínas envolvidas na ativação do sistema complemento humano, assim como algumas proteínas da matriz extracelular, e devem, portanto, auxiliar a bactéria nos processos de invasão e evasão imune. A expressão heteróloga da LIC13322 na estirpe saprófita não conferiu resistência ao soro, sugerindo que as termolisinas devem possuir um papel aditivo e certo grau de especificidade de ação.Leptospirosis, caused by pathogenic bacteria of the genus Leptospira, is a disease of medical and veterinary importance highly widespread worldwide. Currently, leptospires are classified into more than 300 serovars grouped into 64 distinct species (pathogenic and saprophytic). These spirochetes produce several proteases potentially capable of causing tissue damage. Today, we know that proteins present in the culture supernatant of pathogenic strains are able to degrade several host molecules including proteins from the extracellular matrix, the coagulation cascade and the complement system, contributing to the invasion and immune evasion processes. The analysis of the genomes of leptospires available led us to the identification of four thermolysins, present only in pathogenic species, encoded by the genes LIC13320, LIC13321, LIC13322 and LIC10715. Bearing in mind that enzymes of the thermolysin family are crucial factors in the pathogenesis of several diseases caused by bacteria and represent potential targets for therapeutic intervention, this project aimed to functionally characterize these Leptospira metalloproteinases. The four thermolysins of L. interrogans were obtained in recombinant form and the heterologous expression of the thermolysin encoded by LIC13322 of L. interrogans (pathogenic strain) was also carried out in L. biflexa (saprophyte strain). The results indicate that L. interrogans thermolysins are capable of degrading several proteins involved in the activation of the human complement system, as well as some proteins of the extracellular matrix, and should, therefore, assist the bacteria in the processes of immune invasion and evasion. The heterologous expression of LIC13322 in the saprophyte strain did not confer resistance to the serum, suggesting that thermolysins must have an additive role and a certain degree of specificity of action