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Palabras clave
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Bartonella bacilliformis, proteína, estructura cristalina, IalB, FtsZ, cristalización, Arequipa, UNSA
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Justificación del proyecto
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Henriquez-Camacho et al., (2015) han argumentado que las proteínas de B. bacilliformis involucradas en las interacciones huésped-bacteria pueden ser los mejores candidatos actuales como puntos de partida para el desarrollo de una vacuna sintética basada en subunidades. Estas proteínas están implicadas en una batalla compleja entre el huésped y la bacteria incluyendo adaptaciones por parte de la bacteria dirigido hacia la persistencia y la evasión inmune, mientras que el anfitrión se monta respuestas protectoras. Esta propuesta sugiere que sería altamente deseable obtener información estructural acerca de estos potenciales antígenos ya que esto permitirá la identificación de los posibles epítopes de células B. La diana molecular para el presente estudio incluye la proteína Invasión asociado Locus B (ialB) y la proteína de división celular FtsZ. inicialmente se dará prioridad a los primeros. B. bacilliformis es inusual, entre las bacterias, por su capacidad extrema de invadir los glóbulos rojos humanos. Se cree que este proceso involucra varias proteínas, incluidas las deforminas extracelulares (Xu et al., 1995) y la proteína asociada a la Invasión Locus B (ialB) (Coleman & Minnick, 2001). IalB es una proteína de 186 residuos que presenta una identidad de secuencia del 71% con su homólogo de B. henselae, para la cual se ha informado previamente la estructura cristalina (PDB ID 3DTD).
A pesar de la deposición de la estructura cristalina en el Protein Data Bank por el Centro de Investigación de Genómica Estructural SGX de Nueva York (NYSGXRC), no ha aparecido ninguna publicación adjunta en la literatura. Por lo tanto, la descripción de la relación entre la arquitectura molecular de la molécula y su función en la invasión de glóbulos rojos aún no se ha informado. Además, no se ha comentado nada sobre su potencial naturaleza antigénica. En la presente propuesta, se pretende resolver la estructura cristalina de la proteína IalB de B. bacilliformis utilizando la técnica de la cristalografía de rayos X. Los pasos involucrados en este proceso se describen más adelante en esta propuesta. Sin embargo, es importante señalar que una de las razones para elegir este objetivo específico (además de su papel fisiológico importante) es que una estructura homóloga (que a partir de B. henselae) ya está disponible en el AP (3dtd ID). Esto nos permitirá resolver la nueva estructura cristalina más fácilmente usando la técnica de sustitución molecular.
Trabajaremos simultáneamente con una segunda proteína, esta segunda proteína es FtsZs, que está implicado en la división celular y se sabe que es fuertemente inmunogénico en seres humanos. De hecho, fue una de las primeras antígenos de B. bacilliformis haber sido descrito en la literatura (Henríquez et al., 2002). FtsZs de Bacilliformis B es una proteína de 75 kDa, que es considerablemente más grande que FtsZs normales que se encuentran especies en bien caracterizados, tales como B. subtilis y M. tuberculosis. Contiene una extensión adicional de 256 aminoácidos en el extremo C que tiene una función desconocida. Se ha especulado que esto puede contribuir a su inmunogenicidad (Kaiser et al., 2011). Hay muchas estructuras cristalinas disponibles de la versión más corta de FtsZs con la que B. bacilliformis comparte una identidad de secuencia significativa. Por lo tanto, no es irracional esperar poder resolver la estructura con reemplazo molecular. Sin embargo, en este caso, puede ser necesario utilizar varias construcciones de proteínas diferentes, incluyendo la proteína completa, así como versiones truncadas que comprenden el dominio FtsZs pequeño convencional. Una vez determinada, la estructura cristalina se comparará con sus homólogos de especies relacionadas. Por último, se debe reconocer que la importancia de las proteínas elegidas para la invasión bacteriana y propagación también puede hacerlos objetivos relevantes para el desarrollo de fármacos.
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Hipótesis del proyecto
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Mediante la expresión y purificación de la proteína Locus asociado a la invasión B (ialB) y la proteína FtsZ involucrado en la división celular de Bartonella bacilliformis, será posible su cristalización y solución de la estructura cristalina utilizando la técnica de cristalografía de rayos x. Donde la información estructural puede ser muy valiosa para posteriormente sintetizar un candidato a vacuna para la cura de la enfermedad de Carrión.
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Resultados esperados del proyecto
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- 02 artículos publicados en revistas indizadas en Scopus o WoS (que no pertenezcan a la categoría ESCI al ser revistas sin impacto); 01 generado por el IP, co-investigadores e Investigador Invitado de Impacto Internacional y 02 generado por el investigador de pregrado) uno relacionado al procedimiento propiamente dicho y otro relacionado a la sensibilidad, especificad, confiabilidad, valor predictivo positivo y valor predictivo negativo del método.
Solo podrán figurar como autores o co-autores de los artículos con fines de titulación, las siguientes personas:
- Uno (01) a tres (03) investigadores de Pregrado
- Un (01) investigador principal
- Un (01) investigador visitante de impacto Nacional o Internacional
- 02 estudiantes o egresados de pregrado de la UNSA titulados con la opción de Tesis formato artículo
con publicación en revistas indizadas Base Scopus o Web of Science
- 02 ponencias realizadas nacionalmente.
- 02 ponencias realizadas internacionalmente.
- 02 Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH)
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Impactos esperados
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- Iniciar un programa de investigación en biología estructural.
- Establecer competencias en biología estructural, más específicamente en cristalografía de proteínas, en la UNSA. A largo plazo esto debe conducir a la formación de un grupo de investigación independiente capaz de realizar todas las etapas necesarias para la determinación exitosa de una nueva estructura de cristal de proteína, desde la sobreexpresión de proteínas hasta el refinamiento e interpretación de la estructura
- Dos profesionales altamente calificados para realizar estudios en cristalografía de proteínas y desarrollarse en diversas áreas multidisciplinarias.
- Mediante la estructura molecular determinada por el patrón de difracción de rayos x encontraremos la funcionalidad de esta patología que nos permitirá hacer estudios cristalográficos de las proteínas IalB y FtsZ.
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