The role of acetylation in the Leishmania mexicana life cycle

Leishmania é o agente etiológico das leishmanioses, uma doença infecciosa grave. Durante o ciclo de vida, o parasito passa por diferentes ambientes, se adaptando aos mesmos por alterações na regulação da expressão gênica, transcrição, tradução e metabolismo. A regulação da expressão gênica em tripanosomatídeos ocorre principalmente de maneira pós-transcricional, através de mecanismos de estabilização dos mRNAs e da regulação da tradução. Análises de proteômica realizadas pelo nosso grupo revelaram um perfil de acetilação diferencial de proteínas entre os três estágios principais de Leishmania mexicana (procíclico, metacíclico e amastigota) sugerindo um papel central dessa modificação na diferenciação do parasito. A acetilação de lisina é regulada por duas enzimas, lisinas acetiltransferases (KATs), que adicionam grupos acetil nos resíduos de lisina, e lisinas desacetilases (KDACs), que removem estes grupos. As KDACs são divididas em duas classes: dependentes de NAD+ (sirtuínas) e de zinco (DACs). Neste trabalho, as proteínas NAT10 do grupo das KATs e DACs (1, 3, 4 e 5) do grupo das KDACs foram selecionadas com objetivo central de investigar a importância dessas proteínas na biologia de L. mexicana. Para isso, o sistema de edição gênica CRISPR-Cas9 foi utilizado para obtenção de linhagens hemi-nocautes, nocautes e fluorescentes “tagged”. Utilizando as linhagens fluorescentes “tagged” evidenciamos que DAC1 e DAC5 são citoplasmáticas, enquanto DAC3, DAC4 e NAT10 têm localização nuclear, em todas as formas do parasito. Curiosamente, DAC3 é encontrada em regiões de eucromatina, enquanto o DAC4 ocupa predominantemente as regiões de heterocromatina. Além disso, descobrimos que DAC1, DAC3 e NAT10 são essenciais para a sobrevivência das formas procíclicas de L. mexicana. As análises fenotípicas dos parasitos mutantes revelaram que DAC1, DAC3, DAC5 e NAT10 afetam a multiplicação das formas procíclicas, enquanto DAC1 e DAC5 influenciam na diferenciação das formas procíclicas para metacíclicas. DAC3, DAC5 e NAT10 estão envolvidas diretamente na diferenciação das formas procíclicas para amastigotas. Durante a diferenciação das formas amastigotas em procíclicas observamos que todas as DACs estão envolvidas, assim como no processo de invasão e multiplicação em macrófagos derivados da medula óssea. Além disso, realizamos análises de ciclo celular e verificamos NAT10 altera a duração das fases G1 e S do parasito. Por fim, a depleção das DACs altera os níveis de proteínas acetiladas. Em conjunto, nossos resultados indicam que a regulação dos níveis de acetilação proteica e de RNA é importante na diferenciação de L. mexicana, abrindo a oportunidade para novos estudos sobre as DACs e NAT10 como potenciais alvos de drogas.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2019/13765-