GLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS PARÁSITOS
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GLICOCOBIOLOGÍGLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS A DE HELMINTOS
PARÁSITOSPARÁSITOS
FUNCIONES GENERALES:FUNCIONES GENERALES:• estructurales estructurales • interacción con otras interacción con otras moléculas (proteínas moléculas (proteínas receptoras / lectinas)receptoras / lectinas)• protecciónprotección• estabilizaciónestabilización
CARBOHIDRATOS
GLICOCONJUGADOSGLICOCONJUGADOSCompuestos en los cuales uno o más monosacáridos o unidades oligosacarídicas se unen covalentemente a un esqueleto no glucídico: proteínas o lípidos
• alta capacidad de generar alta capacidad de generar diversidad estructuraldiversidad estructural
A. GLICOPROTEÍNASUnidades oligosacarídicas se unen vía enlaces de tipo N- u O- a un esqueleto polipeptídico, durante el tráfico por el RER y el aparato de Golgi
N - glicanos producidos por todas las células eucariotas
se unen a través de GlcNAc al NH2 de una Asn
los oligosacáridos se transfieren como un
bloque preformado
secuencia consenso Asn-X-Thr/Ser
Glicoproteínas de 3 tipos:
• ricas en Man• complejas
• híbridas
que comparten un núcleo común
O - glicanos producidos por todas las células eucariotas
en general se unen a través de GalNAc al OH de una Thr o Ser
biosíntesis en el aparato de Golgi por adición secuencial de los monosacáridos
no hay secuencias consenso/regiones ricas en Pro
7 núcleos distintos
B. GLICOLÍPIDOSUnidad básica: un monosacárido se une a una 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 11.1. 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.)
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 IdoA.
GLICOCONJUGADOS EN LA GLICOCONJUGADOS EN LA RELACIÓN HUÉSPED - PARÁSITORELACIÓN HUÉSPED - PARÁSITO productos parasitarios de E/S o superficiales
muchas veces constituidos por glicanos Inusuales en posiciones terminalesCon modificaciones específicasCon funciones específicas
Implicados en: interacción con el huésped evasión del sistema inmune (mimetismo/modulación)
sistema inmune innato – reconocimiento de PMAPs
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
GLICOCONJUGADOS EN TREMATODOSGLICOCONJUGADOS EN TREMATODOS Schistosoma mansoniSchistosoma mansoni
Numerosos carbohidratos antigénicos: Glicocalix en las cercariasGlicoconjugados en los huevosGlicoproteínas en la membrana y productos de E/S del intestino del adultoGlicoproteínas en el tegumento del esporoquiste
Altamente inmunogénicos Con propiedades inmunomoduladoras Importantes en la progresión y patogénesis de la enfermedad
Estadio específicos o presentes durante todo el ciclo de vida
GalNAc1-4GlcNAc1-2Man1-6
GalNAc1-4GlcNAc1-2Man1-3
Man1-4GlcNAc1-4GlcNAc1-Asn
Fuc1-6Antígeno LDN
GalNAc1-4GlcNAc1-2Man1-6
GalNAc1-4GlcNAc1-2Man1-3
Man1-4GlcNAc1-4GlcNAc1-Asn
Fuc1-6Antígeno LDNF
Fuc1-3
Fuc1-3
N- glicanos (adultos y esquistosómula)
Estructuras inusuales:
glicanos tipo complejo sin ácido siálico, Gal unida en forma , alta cantidad de Fuc terminal, GalNAc terminal unida en forma (diferencias en disposición de glicosiltransferasas y glicosidasas ??) motivos lacdiNAc y derivados fucosilados (LDNF) en estructuras bi-, tri-, y tetra-antenarias
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
Antígeno Lex Antígeno Lex- extendido
Fuc1-3
(3Gal1-4GlcNAc1-)n
Fuc1-3
3Gal1-4GlcNAc1-6
Gal1-4GlcNAc1-2Man1-6
Gal1-4GlcNAc1-2Man1-3
Fuc1-3
Gal1-4GlcNAc1-
Fuc1-6
Man1-4GlcNAc1-4GlcNAc1-Asn
cadenas poli-lactosaminas fucosiladas - en cél animales interaccionan con leucocitos -- En S. mansoni: evasión, alteración o interferencia con la respuesta inmune ?????
Antígeno Lewis X interacciones celulares
interacción huésped-parásito
el determinante Lex en estructuras secretadas: evasión
el determinante Lex como receptor de selectinas del huésped, favorecería la ADCC
los oligosacáridos que presentan Lex inducen a los LB a producir altas cantidades de IL-10
inmunomodulación a respuesta Th2
O- glicanos (esquistosómula y adulto) secretados o asociados a la membrana
O-glicosilación simple semejante a mamíferos - GalNAc-Ser/Thr o Gal-GalNAC-Ser/Thr (antígenos Tn y T) Potencialmente antigénicas
GlcA1-3 GlcA1-3
GalNAc1-6[GalNAc1-6]n>4 GalNAc1-6R
O- glicanos (huevos, esquistosómula, cercaria y adulto) antígeno catódico circulante (CCA) y antígeno anódico circulante (CAA)CAA (30% CH) - tipo glucosaminoglicano (GalNAc-Ác. Glucurónico)
CCA (80% CH) - núcleo tipo 2 y presenta antígenos Lex y Lex extendido
Antígeno Lex Antígeno Lex- extendido
Fuc1-3
(3Gal1-4GlcNAc1-)n
Fuc1-3
3Gal1-4GlcNAc1-6
RGal1-3
Fuc1-3
Gal1-4GlcNAc1-
GalNAc1-Ser/Thr
GalNAc1-Ser/Thr
[GalNAc1-4GlcNAc 1-3Gal n=1-4 3GalNAc1-4GlcNAc1-6
Fuc1-2
Fuc 1-3
Fuc1-2
Fuc1-2
Fuc 1-3
[GalNAc1-4GlcNAc 1-Ga3l n=1-4 3GalNAc1-4GlcNAc1-4Gal1-3
Fuc1-3
Fuc 1-2
Fuc1-3
Fuc1-2
Fuc 1-2
Fuc 1-3
O- glicoproteínas en el glicocalix de las cercarias - altamente fucosiladas, presentan múltiples copias de lacdiNAc (GalNAc1-4GlcNAc), Gal -ligada
Los motivos multifucosilados serían responsables de la acción moduladora del sistema inmune
GalNAc1-[4GlcNAc1-] n =1 a 3 4GlcNAc1-3GalNAc1-4Glc1-ceramida
Fuc1-2
Fuc 1-3
Fuc1-2
Fuc 1-3
Fuc1-2
Fuc 1-3
GLICOLÍPIDOS en adulto, huevos y cercarias
altamente inmunogénicos
glicoesfingolípido novedoso precursor similar a vertebrados modificado por la adición de un residuo de 1-4GalNAc
núcleo schisto: GalNAc1-4Glc1-ceramida
luego extensivamente modificado en los glicolípidos de los huevos con motivos repetidos de GlcNAc y múltiples Fuc
LacdiNAc- and LacNAc-containing glycans induce granulomas in an in vivo model for schistosome egg-induced hepatic granuloma formation
Fig. 1. Implantation of uncoated or antigen-coated beads in the murineliver, 16 days after injection. (A) Unloaded beads yield only a minorforeign body reaction consisting of a few macrophages. (B and C) Periparticular granulomatous inflammation with macrophages, lymphocytes, and numerous eosinophilic granulocytes: only LacdiNAc- (B) and asialofetuin- (C) beads induce granuloma formation (scale bar = 100 μm).
GLICOCONJUGADOS EN CESTODOSGLICOCONJUGADOS EN CESTODOS Echinococcus granulosusEchinococcus granulosus
Los carbohidratos son componentes muy importantes en este cestodo
En protoescolex (PS), fluido hidático y capa laminar del quiste: Gal, GalNAc y GlcNAc principalmente
En el adulto: Man/Glc en tegumento y parénquimaGlcNAc/Ác. Siálico y Gal-GalNAc en sistema reproductor Gal en tegumento Altamente inmunogénicos
La O-glicosilación aberrante es una característica asociada con la transformación maligna de las células
Aparecen determinantes antigénicos: Antígeno Tn (GalNAc-O-Ser/Thr) Antígeno T (Gal - GalNAc-O-Ser/Thr) Sialil Tn 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 ???
O- glicosilación simple
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Trichinella spiralisTrichinella spiralis
productos de E/S sintetizados y empaquetados en el esticosoma de L1 en la superficie cuticular aparecen epitopes compartidos con los productos de E/S
en el intestino, participarían en el proceso de invasión y establecimiento del parásito en su nicho
Familia de glicoproteínas TSL-1
Glicoproteínas TSL-1
epitope inmunodominante presente en forma de glicano, con un azúcar terminal inusual: tivelosa (3,6-dideoxy-D-arabinohexosa) alto contenido en Fuc terminal
Glicanos con Tyv:- Inmunodominantes, grandes y homogéneos- Estructuras ligadas a N-, tri- y tetra-antenarias- Con motivos lacdiNAc (GalNAc1-4GlcNAc) terminados en Tyv- Mayoría de antenas fucosiladas en GlcNAc
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 L1
- impiden colonización del epitelio- movilidad comprometida - mucus intestinal- las alojadas en el epitelio son desplazadas o inmovilizadas- interfieren en el desarrollo de la L1
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Toxocara canisToxocara canis
gran capacidad de soportar y evadir el sistema inmune Glicoproteínas TES (T. canis excreted/secreted products)- más de 50 macromoléculas distintas- mayoría altamente glicosiladas
estructuras inusuales principalmente O-glicosilación 2-O-Me-Fuc(1-2)4-O-Me-Gal(1-3)-
GalNAc 2-O-Me-Fuc(1-2)-Gal(1-3)-GalNAc principalmente mucinas,
lectinas de tipo C y proteínas de unión a fosfatidiletanolamina
LECTINAS: como forma de evasión de la respuesta inmune
TES-32 producto de E/S más abundante también presente en la cutícula homólogo a lectinas de tipo C de mamíferos especificidad por Man y GalNAc
competidor soluble de las selectinas ?? Modulador de la respuesta inmune??
TES-70 producto relativamente abundante también lectina de tipo C se une a proteínas del huésped específicas (no identificadas)
MUCINAS: glicocalix rico en CH (cubierta de superficie) evasión del sistema inmuneTES-120
familia de mucinas muy abundantes diferencias en modificaciones post-traduccionales ancladas a la membrana a través de TES-32 desviación del sistema inmune ?? Bloqueo de extravasación de células, activación, e inflamación mimetismo o enmascaramiento de Ag ??
TES-400 - no se encuentra en la sup. de la larva y contiene principalmente CH. Análogo a proteoglicanos de mamíferos
GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS FilariasFilarias
Presentan fosforilcolina (PC) asociada covalentemente a glicoproteínas y glicolípidos secretadosFunción inmunomoduladora-Inhibición de la proliferación de linfocitos-Cambios en la secreción de CQ ( IFN, IL-10 e IgG4)
En las glicoproteínas la PC se une a N-glicanos con estructuras conservadas entre las filarias
LB expresan un receptor (no Ig) para ES-62a concentración – activación policlonala concentración – inhibición de la proliferación
ES-62
Principal glicoproteína asociada a PC secretada por el estadio adulto de Acanthocheilonema viteae
Interacción ES-62: receptor – señalización intracelular
fosforilación de proteínasactivación de tirosin quinasasinactivación de protein quinasa C
FIGURE 4. ES-62 administration significantly reduced articular inflammation and destruction. At day 14, arthritic paws from the 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 appearanceswere 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
A novel therapeutic approach targeting articular inflammation usin the filarial nematode derived phosporylcholine-containing glycoprotein ES-62
Los glicoconjugados tienen una función relevante en la relación de un parásito con
su huésped
Implicados principalmente en eventos de:
reconocimiento e invasión del huésped
modulación y evasión de la respuesta inmune
ANTÍGENOS CARBOHIDRATOS ANTÍGENOS CARBOHIDRATOS DE DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA
GalNAc TnTn
GalNAc-Gal
TTFF
GalNAc-Ac. Siálico
SialSialiil-Tnl-Tn
INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS ANTÍGENOS INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS ANTÍGENOS DE DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA
Marcadores de “pan-carcinomas”Marcadores de “pan-carcinomas”
Expresión muy débil o nula en los tejidos normales Expresión muy débil o nula en los tejidos normales
respectivosrespectivos
Participan en procesos de adhesión de las células Participan en procesos de adhesión de las células
cancerosascancerosas
Constituyen blancos terapéuticosConstituyen blancos terapéuticos
TIPOS DE “CORE” DE LOS TIPOS DE “CORE” DE LOS OO-GLICANOS-GLICANOS
GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser Thr/SerThr/Ser
Core 3Core 3
GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3
Core 1Core 1
GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser GalGal1-31-3 Core 2Core 2
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
GalGal1-31-3
Core 4Core 4Core 6Core 6
Core 5Core 5
Core 7Core 7
Core 8Core 8Sialil-TSialil-T
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
GalNAcGalNAc1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
GalNAcGalNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
GalGal1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
NeuAcNeuAc2-3 2-3 GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser
GalGal1-31-3
LOS EPITOPES DEL “CORE” DE LOS EPITOPES DEL “CORE” DE OO-GLICANOS Y CANCER-GLICANOS Y CANCER
GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser GalGal1-31-3
GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser Thr/SerThr/Ser
Antígeno T - Core 1Antígeno T - Core 1Antígeno TnAntígeno Tn
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
GalGal1-31-3 Core 2Core 2
GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3
Core 3Core 3
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3
Antíeno Tk - Core 4Antíeno Tk - Core 4
GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
Core 6Core 6
GalNAcGalNAc1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
Core 5Core 5
GalNAcGalNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
Core 7Core 7
GalGal1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
Core 8Core 8
NeuAcNeuAc2-3 2-3 GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser
GalGal1-31-3
Antígeno Sialil-TAntígeno Sialil-T
NeuAcNeuAc2-6 2-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser
Antígeno Sialil-TnAntígeno Sialil-Tn
¿POR QUÉ SE EXPRESAN LOS ANTÍGENOS DE ¿POR QUÉ SE EXPRESAN LOS ANTÍGENOS DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA?-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA?
¿POR QUÉ ESTOS ANTÍGENOS ¿POR QUÉ ESTOS ANTÍGENOS PODRÍAN FAVORECER EL PODRÍAN FAVORECER EL DESARROLLO DE METÁSTASIS?DESARROLLO DE METÁSTASIS?
TFTF galectina-3galectina-3
TnTn células endotelialescélulas endotelialesmacrófagosmacrófagos
Sialil-TnSialil-Tn Siglec-6Siglec-6
Ellos interactúan con lectinas que favorecen Ellos interactúan con lectinas que favorecen diferentes tipos de adhesióndiferentes tipos de adhesión
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Tn
An
tig
en
(U
/mg
)
PSA WSA E/S MCF-7
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
3 7,5 15Tn antigen (mg/ml)
Ab
s 4
05
nm Tn
sialyl-Tn
Coexpresión de sTn en gpTnCoexpresión de sTn en gpTn
Antígeno TnAntígeno Tn
PROTOESCOLEX PROTOESCOLEX ADULTOS ADULTOS
Antígeno sialil-TnAntígeno sialil-Tn
PROTOESCOLEX PROTOESCOLEX ADULTOS ADULTOS
ANTÍGENOS Tn Y STn EN ANTÍGENOS Tn Y STn EN Echinococcus granulosusEchinococcus granulosus
EVALUACIÓN DE Tn Y DE STn EN EVALUACIÓN DE Tn Y DE STn EN Fasciola hepaticaFasciola hepatica
80 m
Antígeno TnAntígeno Tn
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Tn
An
tig
en
(A
U/m
g)
.
Som DOC E/S
Total fractions 0,6 N PCA soluble fractions
205205
116116
97.497.4
66664545
2929
40 m 40 m
Antígeno sialil-TnAntígeno sialil-Tn
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Sia
lyl-T
n A
nti
ge
n (
AU
/mg
)
Som DOC E/S
Total fractions 0,6 N PCA soluble fractions
205205
116116
97.497.4
6666
45452929
Evaluación del antígeno Tn
- plathelmintos cestodes - plathelmintos
trematodes - nemathelmintos
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
UA
/mg
pro
t
Adult E.g so
m
Adult E.g so
m
Larvae
M.c
som
Larvae
M.c
som
Adult T. h
E/S
Adult T. h
E/S
L3 N. b
som
L3 N. b
som
L4 N. b
som
L4 N. b
som
Adult T. c
E/S
Adult T. c
E/S
Adult F. h
som
Adult F. h
som
¿EL ANTIGENO Tn SE EXPRESA TAMBIÉN ¿EL ANTIGENO Tn SE EXPRESA TAMBIÉN EN OTROS PARÁSITOS HELMINTOS?EN OTROS PARÁSITOS HELMINTOS?
LA EXPRESIÓN DE ANTÍGENOS DE LA EXPRESIÓN DE ANTÍGENOS DE OO-GLICOSILACIÓN -GLICOSILACIÓN SIMPLE ES UN FENÓMENO GENERALIZADO EN SIMPLE ES UN FENÓMENO GENERALIZADO EN PARÁSITOS HELMINTOSPARÁSITOS HELMINTOS
ppGalNAc-Transferasas (T1-T14)
O
HO
HO
OH
AcHNO UDP
NH
O
OR
X X
OH
UDP
O
HO
HO
OH
AcHNO
NH
O
OR
X X
PRIMER PASO EN LA O-GLICOSILACIÓN: PRIMER PASO EN LA O-GLICOSILACIÓN: SÍNTESIS DEL ANTÍGENO TnSÍNTESIS DEL ANTÍGENO Tn
Determinan el número y la posición de las cadenas Determinan el número y la posición de las cadenas
OO-sacaridicas en una proteína-sacaridicas en una proteína
Cada isoforma presenta una especificidad particular por el Cada isoforma presenta una especificidad particular por el sustratosustrato
La La OO-glicosilación -glicosilación in vivoin vivo de una proteína requiere la de una proteína requiere la expresión coordinada de los sustratos polipeptídicos y de las expresión coordinada de los sustratos polipeptídicos y de las ppGalNAc-TsppGalNAc-Ts
LAS ppGalNAc-TsLAS ppGalNAc-Ts
Echinococcus granulosus (cestode)
Evaluación en Fasciola hepatica (trematode digenea)
Toxocara canis (nematode)
0 10 20 30 400
10
20
30
40
50
60
70
80
E. granulosus F. hepatica T. canis
pmol
/mg.
h
dOSM (ug)
1
2
3
0 200 400 600 800 1000
Relative amounts of transferred GalNAc (%)
T. canis F. hepatica E. granulosus HT-29 MCF-7
MUC5B VLTTTATTPTA
MUC2
PTTTPITTTTTV
MUC1HGVTSAPDTRP
¿ACTIVIDAD ppGalNAc-T EN PARÁSITOS ¿ACTIVIDAD ppGalNAc-T EN PARÁSITOS HELMINTOS?HELMINTOS?