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ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE LEISHMANIA, CARACTERIZACIÓN ELECTROFISIOLÓGICA Y MOLECULAR NICOLAS AUGUSTO QUINTERO MARTINEZ Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Bogotá, Colombia 2013

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ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO

DE LEISHMANIA, CARACTERIZACIÓN

ELECTROFISIOLÓGICA Y MOLECULAR

NICOLAS AUGUSTO QUINTERO MARTINEZ

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias, Departamento de Biología

Bogotá, Colombia

2013

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ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO

DE LEISHMANIA, CARACTERIZACIÓN

ELECTROFISIOLÓGICA Y MOLECULAR

NICOLAS AUGUSTO QUINTERO MARTINEZ

Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:

MAGISTER EN CIENCIAS - BIOLOGÍA

Directora:

M.D. Ph.D., MARÍA MARCELA CAMACHO NAVARRO

Grupo de Investigación:

Biofísica y biología de membranas

Facultad de Ciencias, Departamento de Biología

Bogotá, Colombia

2013

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Agradecimientos

Agradezco a la Universidad Nacional de Colombia, al Departamento de Biología y al Centro

Internacional de Física por el apoyo en mi formación profesional, el cual forjó mi aprendizaje

académico y personal.

Así mismo, agradezco a Colciencias por el apoyo económico brindado al proyecto Canales iónicos de

cloruro de Leishmania, blancos terapéuticos potenciales. Número 519-2010 Banco proyectos Salud-

nacional, 2228519289191, Hermes 13001.

También agradezco a la profesora Marcela Camacho por permitirme hacer parte de este grupo, por la

vinculación laboral que facilitó mi estudio, por su orientación en el desarrollo de este trabajo y por las

múltiples nuevas oportunidades que me ha permitido. Al grupo de investigación en Biofísica y

biología de membranas, en especial a Yenny Lozano, Oscar Parada, July Buitrago, Lina García y a

Luis Contreras por su colaboración y consejos. Al profesor Enrico Nasi, a la profesora María del Pilar

Gómez y a la profesora Martha Lucía Posada por sus recomendaciones.

Por último, agradezco a mi familia, a mi novia, a mis amigos y a la roca que me hace vivir

plenamente.

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Resumen

Leishmania es un género de parásitos protozoarios causantes de un grupo de enfermedades de

distribución mundial. Debido a la alternancia entre dos hospederos, durante su ciclo de vida, este

parásito debe utilizar mecanismos que le permitan sobrevivir en dos ambientes diferentes. Durante su

estadio flajelado o promastigote soporta altas osmolaridades y pH alcalino o ácido al interior del

intestino de un insecto, mientras que en la fase amastigote se desarrolla en una vacuola parasitófora

ácida y de osmolaridad variable. Se ha postulado como estrategia de supervivencia la actividad de una

proteína H+ATPasa acoplada a un transportador de cloruro del cual aún no se ha generado suficiente

conocimiento. Tras la inyección de mRNA de Leishmania amazonensis y Leishmania braziliensis en

ovocitos de anfibio, nuestro grupo identificó una corriente de cloruro dependiente de voltaje generada

por el parásito, lo cual llevo a la búsqueda, identificación, clonación y caracterización de posibles

transportadores anionicos en Leishmania. En este trabajo se demostró la expresión génica, se clonó y

se caracterizó mediante bioinformática, un intercambiador H+/Cl

- de Leishmania braziliensis. Además

se mostró con datos experimentales la expresión de una proteína relacionada con CLC-6 de mamífero.

Palabras Clave: Leishmania, Intercambiador H+/Cl

-, Cloruro, Osmolaridad, pH.

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Abstract

Leishmania is a genus of protozoan parasites that causes a group of diseases distributed world wide.

Due to the alternation between two hosts during its life cycle, the parasite must adapt to two different

environments. During its flagellated stage, promastigote, the parasites live in the alimentary tract of

the insect vector, in which the environmental pH is either alkaline or acidic with high osmolarity,

whereas the intracellular stage, amastigote, is exposed to a highly acidic environment with a wide

osmolarity range within a lysosomal compratment known as the parasitophorus vacuole. Many studies

has proposed a protein H+ATPasa as a survival mechanism coupled with an anionic transporter which

molecular nature is poorly undestrood. Our research group identified a chloride current in amphibian

ovocites after injection of mRNA from Leishmania amazonensis y Leishmania braziliensis. Therefore,

we searched for proteins that can be anionic transporters in Leishmania. In this study we showed

transcription of a H+/Cl- exchanger, which was cloned into an expression vector for functional studies.

Its sequence was also analized using bioinfomatics tools. Furthermore we showed that parasites from

Leishmania braziliensis express a protein related to mammalian CLC-6.

Key words: Leishmania, H+/Cl- exchanger, Chloride, Osmolarity, pH.

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Contenido

Contenido

Resumen……………………...……………………………………………………………...…… IV

Lista de figuras………………......…………………………………………….…………………VII

Lista de tablas……………………..………………………...…………………………………… VIII

Introducción………………………………………………………………………………………....... 1

Objetivos……………………………………………………………...….………………………..…....3

Objetivo general……………….…………………………...……………………………….…3

Objetivos específicos……………………...………………...…………………...……...….….3

1. Marco Teórico…………………………..……………………..…...…………………………….….4

1.1 Leishmaniasis………………………………………………………...…………..………....4

1.2 Biología de Leishmania……………………………...………...……...………...……….....4

1.2.1 Ciclo de vida……………………………...…..……………………..………...…4

1.2.2 Fisiología celular………………………...…..…...………...…………………….5

1.3 Canales de cloruro………………………………………….……..…………………....…...7

1.3.1 Canales CLC…………………………………………...…..…………….….…...7

2. Metodología………………………………………..………………………………………..…...…11

2.1 Líneas celulares….……………………………...…………………………………………11

2.1.1 Cultivo de parásitos…………………...………………………………………...11

2.1.2 Cultivo células CHO…………………………………..……………………......11

2.2 Extracción de RNA de promastigotes……………………..…………………………...….12

2.3 Síntesis de DNA complementario……..………...………………………………………...13

2.4 Diseño de cebadores…………...………………………………………..………………...14

2.5 Amplificación de la secuencia LbCLC-C mediante la técnica de reacción en cadena de la

polimerasa (PCR)………...………………………………………………………..…………..15

2.6 Extracción del producto de PCR desde gel de agarosa……………………...………...…..16

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Contenido

2.7 Clonación del producto de PCR en pGEM-T easy………………………………………...16

2.7.1 Ligación…………………………………...…………………………………....16

2.7.2 Transformación………………………………………………………………....17

2.7.3 Análisis de los clones positivos………………………………...………………18

2.8 Subclonación del producto de PCR en vectores de expresión……………………...……..19

2.9 Transfección en células CHO….………….……………………………………………....20

2.10 Inserción de una mutación puntual en la secuencia LbClC-C…………..………….……21

2.11 Análisis bioinformático…………...……………………………………………………...22

2.12 Acercamiento al estudio de la proteína en el parásito……………..…….…………….....23

2.12.1 Obtención de una fracción enriquecida de membranas lipídicas de

promastigotes…………………………………………………………………………23

2.12.2 Inmunoblot…...………………….…………………………………………….23

2.12.3 Inmunofluorescencia sobre promastigotes…………………………………….24

3. Resultados y Discusión………………………………..………………………………..………….26

3.1 Expresión génica de la secuencia LbClC-C………………..………………….…………..26

3.2 Análisis bioinformático….………...………………………………………………………32

3.3 Incorporación de la mutación E331A en la secuencia LbClC-C………..………………...39

3.4 Clonación en vectores de expresión………………………...……………………………..40

3.5 Expresión de la proteína LbCLC-C en células CHO………………...……………………43

3.6 Acercamiento al estudio de la proteína en el parásito………...…………………………...47

4. Conclusiones……………………………………………………………………………...………...50

A. Anexo: Secuenciación de LbCLC-C a partir del vector pGEM®-T Easy……………………….51

B.Anexo: Secuencia LbrM32 V2.3670 tomada de la base de datos GeneDB ……………………53

Bibliografía……………………………………...…………………………………………………….55

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Contenido

Lista de figuras

Figura 1. Ciclo de vida de Leishmania……………………………………………………..…………..5

Figura 2. Estructura de un canal CLC………………………………………………………………….9

Figura 3. Mecanismos moleculares de un canal CLC……………………….………………………..10

Figura 4. Micrografía de cultivo de Leishmania braziliensis…………………………………………11

Figura 5. Células CHO cultivadas en monocapa vistas en microscopia de luz.10X………………….12

Figura 6. Vector de clonación pGEM®-T Easy…………………………………….………………….17

Figura 7. Vectores de expresión pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP……………...………………………20

Figura 8. RNA total de Leishmania……………………………………….…………………………..27

Figura 9. Amplificación del producto completo LbCLC-C…………………………………………...28

Figura 10. PCR de colonia…………………………………………………...………………………..29

Figura 11. Digestión de plásmido pGEM-T-easy- LbCLC-C………………..………………………..30

Figura 12. PCR con DNA plasmídico pGEM-T-easy- LbCLC-C……………………………..………31

Figura 13. PCR con cDNA de amastigotes…………………………………….……………………..31

Figura 14. Árbol filogenético generado, usando el método de Neighbor-joining…………….………32

Figura 15. Árbol filogenético generado, usando el método de Neighbor-joining…………………….33

Figura 16. Alineamiento múltiple con algoritmo Clustal W en el programa CLC sequence

viwer……………………………………………………………………………….…………………...34

Figura 17. Modelo de estructura secundaria de LbClC-C…………………...………………………..36

Figura 18. Modelo de la estructura terciaria de la proteína que codificaría la secuencia LbCLC-

C………………………………………………………………………………………………………..37

Figura 19. Modelo de la estructura terciaria de la proteína que codificaría la secuencia LbCLC-

C………………………………………………………………………………………………………..38

Figura 20. PCR a partir del plásmido recombinante mutado………………………….………………40

Figura 21. Digestión con HindIII y BamHI. Carril 1: marcador de peso molecular………………….41

Figura 22. PCR de colonia con cebadores para producto completo LbClC-C…………………..……42

Figura 23. Digestión con HindIII y BamHI………………………..………………………………….43

Figura 24. Micrografías en luz y en fluorescencia de células CHO transfectadas con el vector

pmEGFP-1 recombinante………………………………………………………...……………………44

Figura 25. Micrografías en luz y en fluorescencia de células CHO transfectadas con el vector

pcDNA3-mRFP recombinante……………………………………..…………………………………..45

Figura 26. Western blot de fracción enriquecida de membrana de promastigotes de Leishmania

braziliensis con anticuerpo primario antiCLC6………………………………...……………………...47

Figura 27. Micrografias de luz e inmunofluorescencia de promastigotes…………………….………48

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Contenido

Lista de tablas

Tabla 1. Cantidad de reactivos en cada muestra para la síntesis de cDNA…………………...………13

Tabla 2. Mezcla de reacción para síntesis de cDNA……………………………………….…………14

Tabla 3. Características de los cebadores diseñados…...…………..……………………………….…15

Tabla 4. Mezcla de reacción de amplificación…….………………………………….……………….15

Tabla 5. Reactivos y cantidades para la ligación del producto de LbClC-C..........................................16

Tabla 6. Mezcla de reacción de digestión……………………………………………………………..19

Tabla 7. Cebadores diseñados para mutación E331A………...……………………………………….21

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Introducción

Introducción

Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae, del dominio

eucaria, reino protozoa. Especies pertenecientes a este género son causantes de un grupo de

enfermedades conocidas como leishmaniasis, que se presentan en diversas formas clínicas [1;2] para

las cuales no existen vacunas y las terapias presentan el problema de generar resistencia [3]. Estas

enfermedades son de distribución mundial y se calcula que anualmente aparecen 2 millones de casos

nuevos y existen 350 millones de personas en riesgo [4]. En Colombia, se estima que existen más de

10 millones de personas en riesgo y aproximadamente 16.000 casos nuevos al año en regiones por

debajo de los 1700 metros sobre el nivel del mar [5].

Los parásitos de Leishmania durante su ciclo de vida deben enfrentarse a variaciones en las

condiciones ambientales tales como pH, osmolaridad y temperatura. El mantenimiento de un pH

intracelular en el rango fisiológico, es crucial para la sobrevivencia de los parásitos especialmente

cuando se enfrentan a medios ácidos como los encontrados en su hospedero mamífero [6]. Como

mecanismo de supervivencia Leishmania usa una H+ATPasa para transportar protones [7], acoplada a

un canal aniónico que evite la formación de un gradiente eléctrico [8;9] y sistemas de transporte que

permiten desechar productos del metabolismo y controlar osmolaridad [10]. Poco se conoce sobre la

naturaleza de los canales aniónicos de los parásitos de Leishmania involucrados en estos mecanismos,

pero se presume que se tratan de proteínas CLC que en células mamíferas están asociados a regulación

de pH y volumen celular [11;12].

Un trabajo llevado a cabo en el grupo de investigación Biofísica y biología de membranas

identificó una corriente aniónica en ovocitos del anfibio Xenopus laevis, microinyectados con mRNA

de L. amazonensis o L. braziliensis. La corriente identificada presenta una cinética y farmacología

diferente a las corrientes endógenas del ovocito, por lo cual se sugiere que esta es generada por la

expresión en el ovocito de proteínas del parásito [13]. Este resultado generó en el grupo el interrogante

obligado: ¿cuál(es) proteína(s) expresa el parásito para generar una corriente de ese tipo?

Posteriormente se logró demostrar la expresión y se implicó como transportador aniónico a la proteína

LbCLC-A, una proteína tipo CLC-3, en las especies L. amazonensis, L. braziliensis y L. panamensis

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Introducción

[14].

En este trabajo se presenta evidencia de la expresión génica de la secuencia LbrM32 V2.3670

(GeneDB) que en adelante se referenciará como LbCLC-C, la cual se logró clonar en un vector de

expresión. Además, se realiza un análisis que sugiere que este gen codificaría para una proteína tipo

CLC-6, basándose en análisis bioinformáticos y su localización al ser expresada en una célula

mamífera. Ademas se obtuvieron resultados que muestran la expresión de una proteína tipo CLC-6 en

parásitos de Leishmania braziliensis.

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Objetivos

Objetivos

Objetivo general

Estudiar un canal de cloruro de Leishmania braziliensis para determinar su posible implicación en

mecanismos de regulación.

Objetivos específicos

Mostrar la expresión de un canal de cloruro en Leishmania braziliensis.

Insertar la secuencia de LbCLC-C en un vector de clonación.

Clonar la secuencia de LbCLC-C en un vector de expresión.

Sugerir la función de la proteína LbCLC-C mediante herramientas bioinformáticas.

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

1. Marco teórico

1.1 Leishmaniasis

La infección por Leishmania transmitida a través de la picadura de mosquitos hematófagos de la

subfamilia Phlebotominae (género Phlebotomus en el Viejo Mundo y Lutzomyia en el Nuevo mundo),

causa en el ser humano un conjunto de enfermedades conocidas colectivamente bajo el término

leishmaniasis, cuyas principales formas son: visceral, cutánea y mucocutánea [2]. Las características

de cada una de ellas dependen de la especie involucrada y de la respuesta inmune de la persona

infectada. La leishmaniasis visceral es la que mayor mortalidad presenta y es causada por las especies

L. donovani, L. infantum o L. chagasi. La leishmaniasis cutánea se presenta como una lesión ulcerosa

encontrada generalmente en el lugar de la picadura del vector y es causada por las especies L. major,

L. trópica, L. amazonensis y L. mexicana. En la leishmaniasis mucocutánea se producen lesiones en

las mucosas y tejido cartilaginoso; esta forma es causada por L. panamensis, L. guyanensis y L.

braziliensis [15]. Este grupo de enfermedades se considera un problema de salud, pues el tratamiento

usualmente prescrito consiste en la administración de antimoniales pentavalentes, los cuales son

cardiotóxicos, hepatotóxicos y nefrotóxicos, además de ser altamente costosos [16].

Leishmaniasis es una enfermedad de distribución tropical y subtropical distribuida en 88

países. En Colombia esta enfermedad está distribuida en aproximadamente el 94% del territorio, su

mayoría en sistemas de bosque seco y bosque húmedo tropical, y se encuentra ausente en algunas

zonas altas del país como la sabana de Bogotá [17].

1.2 Biología de Leishmania

1.2.1 Ciclo de vida

Leishmania tiene un ciclo de vida con dos estados morfológicos (Figura 1). Inicia con la picadura de

un mosquito hembra infectado que inocula parásitos en su estadio flagelado infectivo (forma

promastigote), en el torrente sanguíneo de un hospedero mamífero. Los parásitos son fagocitados por

macrófagos y almacenados en un fagosoma denominado vacuola parasitófora (VP), donde se

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

diferencian a su estadio intracelular no flagelado (forma amastigote) como consecuencia de las

característica acida de este organelo y posteriormente se multiplican antes de salir de su célula

hospedera a infectar nuevas células. Cuando un mosquito ingiere sangre con macrófagos infectados

por amastigotes, estos son liberados en el intestino medio del vector y se transforman en formas

flageladas proliferativas no infectivas que se multiplican y se diferencian para migrar a la probóscide

del insecto para reiniciar el ciclo [1]. La transición durante su ciclo de vida entre el intestino del

mosquito vector y la VP al interior del macrófago, requiere que Leishmania ajuste su permeabilidad

iónica ante ambientes que difieren en pH, osmolaridad y concentraciones iónicas.

Figura 1. Ciclo de vida de Leishmania

1.2.2 Fisiología celular

La composición de la membrana plasmática de Leishmania es diferencial entre las dos formas durante

su ciclo de vida. En el promastigote se encuentra abundante cantidad de lipofosfoglicanos implicados

en adhesión y proteínas ancladas a GPI (glucosil fosfatidil inositol), mientras que en el amastigote

están ausentes [18]. Otros componentes de membrana como la glicoproteína GP63, se encuentran en

ambas formas abundantemente. La membrana también aloja proteínas integrales cuya función es

transportar grandes moléculas como glucosa para obtener energía [19] o bases nitrogenadas para

proliferación celular [20].

Otras células eucariota expresan o activan transportadores iónicos en la membrana como

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

mecanismo ante retos homeostáticos tales como regulación de pH, volumen y osmolaridad.

Leishmania debe emplear mecanismos similares teniendo en cuenta los cambios que sufre al pasar de

un ambiente a una temperatura de ~24 oC, pH ~7,4 [7] y osmolaridad >300 mOsm [21] en su etapa

promastigote dentro del intestino del vector, al ambiente de la VP de la célula hospedera, con una

temperatura de ~35-37 ºC, pH alrededor de 5 [22] y osmolaridad entre 150 y 250 mOsm [21]. Bajo

estas condiciones al parásito en la forma amastigote entrarían protones (H+) constantemente, con lo

cual cambiaría drásticamente su pH, pero se sabe que este se mantiene neutro [23]. El mecanismo

llevado a cabo en otras células eucariotas es la acción de una H+ATPasa acoplada a un canal aniónico

[24;25]. Se ha descrito en la membrana del parásito una H+ATPasa tipo P [7;20;26] cuya función sería

sacar protones hacia el medio extracelular para mantener un pH intracelular cercano a la neutralidad,

mantener el potencial eléctrico de la membrana y generar un gradiente de protones que permita el

cotransporte de L-prolina y D-glucosa [27]. Esta H+ATPasa regula el pH intracelular en promastigotes

de L. donovanni [23;28], en amastigotes y promastigotes de L. major [8;9;23] y en promastigotes de L.

mexicana y L. amazonensis [7]. La H+ATPasa se encuentra acoplada a un canal aniónico sensible a 4-

4-diisothiocianostilbeno-2-2-ácido disulfónico (DIDS; inhibidor de canales aniónicos) pero cuya

naturaleza es aún desconocida.

Bajo estos cambios de ambiente Leishmania también debe regular su volumen mediante algún

mecanismo. En la VP ocurren variaciones en la osmolaridad que oscilan entre 150 y 250 mOsm a las

que el parásito responde con un mecanismo de regulación de volumen llamado decremento del

volumen regulado (RVD). En un medio hipotónico la respuesta es la liberación de solutos como Na+,

K+ y Cl

- desde acidocalcisomas [29] y algunos aminoácidos [21] a través de transportadores de

membrana. Ante un medio hipertónico se ha visto la acción de trasportadores iónicos dependientes de

kinasas y ácido araquidonico [30].

Todos estos mecanismos que involucran transporte iónico tienen una relación directa con la

acumulación de carga a uno u otro lado de la membrana, con lo cual se esperaría efectos sobre el

potencial de membrana (Vm). En L. major se ha encontrado una diferencia entre el Vm en

promastigotes de (-113 ± 4 mV) [8] y el Vm en amastigote (-83mV) [31] que se presume es debido a

la acción de un canal aniónico acoplado a una bomba P H+ATPasa. En L. mexicana se detectaron

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

corrientes aniónicas en la membrana plasmática, mediante la reconstitución de esta en bicapas

lipídicas [32], no obstante la naturaleza de las moléculas responsables no es clara.

1.3 Canales de cloruro

Los canales iónicos son proteínas trans-membranales que forman un poro acuoso, permitiendo el flujo

selectivo de iones a través de la membrana a favor de un gradiente electroquímico. Estos se clasifican

según el ión que transportan o según el mecanismo de apertura en canales dependientes de voltaje,

dependientes de ligando y mecanosensibles [33]. Los canales aniónicos son aquellos permeables a

iones pequeños y monovalentes como Br-, I

-, NO3

-, HCO3

-, SCN

- y Cl

-, pero se conocen comúnmente

como canales de cloruro debido a que en los seres vivos este anión es más abundante respecto a los

otros [12;33].

Las proteínas que transportan cloruro se han clasificado dependiendo de su forma de

activación y estructura molecular en tres tipos. Los receptores activados por ligando, entre los que

están el receptor GABA (ácido gama aminobutírico) y el receptor glicina, que permiten el paso de Cl-

después de la unión de ligando al receptor [34]. Los canales CFTR (proteína reguladora

transmembrana de la fibrosis quística) que se activan independientemente de voltaje y requieren de

ATP para transportar, por lo cual no son realmente canales sino que pertenecen a la familia de

transportadores ABC, los cuales utilizan energía obtenida de la hidrólisis de ATP para movilizar iones

por la membrana [35]. Por último están los canales CLC que corresponden a la familia de canales de

cloruro dependientes de voltaje.

1.3.1 Canales CLC

Los canales CLC corresponden a una familia de canales voltaje-dependiente donde se han identificado

9 miembros en mamíferos (CLC0-7, CLC-K-a-b). Su función contribuye a estabilizar el potencial de

membrana en células excitables de mamíferos, transporte de agua en epitelios y acidificación de

vesículas endosomales [36;37]. Se ha demostrado que algunos de ellos son intercambiadores

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

electrogénicos Cl-/ H

+ [38;39;40;41]. En endosomas, ClC-5 funciona como intercambiador 2Cl

-/ H

+,

sacando H+

y concentrando Cl- en la luz de compartimientos endosomales. La salida de H

+ estaría

disipando el trabajo de la bomba H+ATPasa vacuolar, que acidifica el endosoma, por lo que se

argumenta que su función no favorece acidificación endosomal. Estudios usando mutantes de este

canal en donde desacopla su capacidad de intercambiador al cambiar el glutamato involucrado en la

apertura por una alanina mostraron que se observa el mismo efecto que se observa en mutantes knock

out del mismo canal, en los cuales se observa la enfermedad de Dent en el modelo de raton. Aunque el

desacople de intercambiador a canal no altera la acidificación de los endosomas, si afecta la

endocitosis, por lo cual se infiere que la concentración de cloruro al interior de los endosomas es en si

misma necesaria para la endocitosis [42]. Las proteínas ClC-6 se localizan intracelularmente por

sobre-expresión en células CHO y COS en la membrana de retículo endoplasmático. ClC-6 y ClC-7

han sido también descritos como moléculas presentes en la membrana lisosomal e incluso se presume

que estas moléculas podrían ser transportadores Cl-/H

+ encargados del mantenimiento del pH en

lisosomas [12].

Con el primer miembro estudiado de esta familia, CLC-0 del pez Torpedo californica, que

funciona como un canal de cloruro se identificó que funciona como un dímero constituido por dos

subunidades idénticas cuya apertura y cierre son independientes, basados en datos de conductancia

[43]. La cristalización del intercambiador EcCLC de Eschericheae coli confirmó la estructura dimérica

(Figura 2A) y reveló más información acerca de la estructura de esta familia. De la estructura del

EcCLC se encontró que los monómeros se arreglan antiparalelamente uno respecto al otro formando

una estructura de reloj de arena (Figura 2B) y que cada uno está constituido por 18 hélices

transmembrana [44].

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Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

A. B.

Figura 2. Estructura de un canal CLC. A. Vista lateral de la estructura terciaria dimerica con la región

extracelular hacia arriba. Los puntos verdes representan el ión cloruro. B. Estructura antiparalela del dímero [44].

A pesar de existir proteínas de esta familia que se comportan como canales o como intercambiadores

se asume un mecanismo común de selectividad. Gracias a la estructura cristalizada de EcCLC se pudo

explicar el mecanismo de selectividad iónica y de apertura de este tipo moléculas. Se encontraron tres

regiones altamente conservadas que conformarían el filtro de selectividad de una proteína CLC y que

contienen aminoácidos cuya naturaleza permite la estabilización energética de los aniones. Se

identificaron tres sitios de unión del anión a esta molécula denominados Sext, Scen y Sint que

corresponden a los residuos S107, E148 y Y445 respectivamente. En estos lugares los aniones serían

estabilizados por la interacción electrostática con las cargas positivas parciales de aminoácidos

cercanos (Figura 3A). El mecanismo de apertura y cierre del canal es llevado a cabo por el residuo

E148, que dependiendo de su conformación topológica, permite o no permite la estabilización del

cloruro en el sitio Sext (Figura 3B). Cuando el intercambiador se encuentra cerrado, el grupo carboxilo

de la cadena lateral de E148 ocupa la posición Sext y no permite el paso de iones. Cuando se encuentra

abierto los tres sitios Sext, Scen y Sint son ocupados por aniones transitoriamente mientras fluyen de un

lado a otro de la membrana [45].

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A. B.

Figura 3. Mecanismos moleculares de un canal CLC. A. Filtro de selectividad del canal. La esfera representa el

anión estabilizado. B. Mecanismo de apertura y cierre del canal EcCLC. El residuo E148 cierra el canal al ocupar

el sitio de estabilización del anión Sext [45].

Este mecanismo no explica completamente el funcionamiento de este tipo de proteínas pues se ha

descrito que CLC3-7 funcionan también como intercambiadores Cl-/H

+. Estudios de mutagénesis en

EcCLC han demostrado que el residuo E203 está involucrado en el mecanismo de transporte de H+ y

que la activación de este sería disparada por variaciones de pH [11;46]. Además se ha encontrado que

mutaciones en E267 de la proteína hCLC-6, que corresponde a E203 de EcCLC, impiden el transporte

de H+

y reducen las corrientes de cloruro [47].

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2. METODOLOGÍA

2.1 Líneas celulares

Para el estudio del gen LbClC-C (LbrM32_V2.3670) en los dos estadios principales del parásito se

cultivaron promastigotes y amastigotes axénicos. La expresión de la proteína LbCLC-C se hizo en un

sistema heterólogo. Para esto se realizó cultivo de células de ovario de Hamster chino (CHO).

2.1.1 Cultivo de parásitos

Para parásitos en estado promastigote de Leishmania braziliensis (cepa HOM/BR/75/M2903) se

sembraron partiendo de una concentración de 1x106 células/mL en frascos de 25 mL con 10 mL de

medio de cultivo Schneider´s S9895 (Sigma-Aldrich), suplementado con 5% de suero fetal bovino

(SBF; Danovo - Biowest) y mantenidos a 27 °C. Aproximadamente 4-5 días después, cuando los

parásitos se encontraban en fase estacionaria de crecimiento reconocida por la formación de rosetas

(figura 4) en más del 80% de la población [48], fueron utilizados para la extracción de RNA, fracción

enriquecida de membranas e inmunoflorescencia.

A. B.

Figura 4. Micrografía de cultivo de Leishmania braziliensis A. Promastigotes de Leishmania braziliensis. Note

las rosetas. 40X. B. Amastigotes axénicos. 100X .

2.1.2 Cultivo células CHO

El cultivo de células CHO se realizó en medio RPMI suplementado con 5 % de SBF en monocapa en

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cajas de cultivo de 25 mL alcanzando confluencias de 80% a 35-37 oC en atmósfera de 5% CO2. Para

su mantenimiento se hicieron pases luego de tratamiento enzimático con Tripsina (Lonza). (Figura 5).

Figura 5. Células CHO cultivadas en monocapa vistas en microscopia de luz.10X.

2.2 Extracción de RNA de promastigotes

La extracción de RNA total se realizó con el (Invitrogen, No. catálogo 10296-010) el cual contiene

una solución de fenol e isotiocianato de guanidina que solubiliza y desnaturaliza proteínas sin

comprometer la integridad del RNA [49]. A partir de 1 mL de promastigotes en fase metacíclica a una

concentración de 1x107 células/mL se obtuvo un pellet el cual se lavó tres veces con solución salina de

fosfato PBS para eliminar todos los residuos de medio de cultivo. Luego se adicionó 1 mL del reactivo

TRIzol®, se homogenizó por pipeteo y se incubó por 5 minutos para completar la disociación de

nucleoproteínas.

Posteriormente se centrifugó la mezcla a 12.000 x g durante 10 minutos a 4 oC para eliminar el

exceso de polisacáridos presentes en las células de los parásitos de Leishmania. Se recolectó el

sobrenadante en un tubo eppendorf y se descartó el pellet. Se adicionaron 200 μL de cloroformo, se

agitó por 15 segundos y se incubó por 2 minutos a 15 oC. Se centrifugó nuevamente a 12.000 x g

durante 15 minutos a 4 oC y se observaron tres fases en el tubo: la fase inferior orgánica que contenía

la mezcla fenol-cloroformo con alto contenido de lípidos, la interfase y DNA con proteínas y una fase

superior acuosa, conteniendo RNA total. Esta última fase fue transferida a un tubo eppendorf,

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adicionándole 400 μL de isopropanol para precipitar el RNA. Se realizó agitación manual y se incubó

durante 10 minutos a temperatura ambiente. Se centrifugó a 12.000 x g durante 10 minutos a 4 oC. El

precipitado se lavó dos veces con 1 mL de etanol para solubilizar las sales. Se centrifugó a 7.500 x g

durante 5 minutos a 4 oC y se retiró el etanol. El pellet se resuspendió en 10 μL de agua estéril tratada

con dietilpirocarbonato 0,1 % (Sigma-Aldrich) libre de RNAasas. El RNA total se corrió en un gel de

agarosa al 1,0% en solución TAE y se reveló con bromuro de etidio 0,5 μg/mL para verificar su

integridad, además se cuantificó la concentración del RNA recolectado mediante la lectura de

absorbancia a 260 nm en un espectrofotómetro NanoDrop 2000c (Thermo Scientific).

2.3 Síntesis de DNA complementario

Para la síntesis del DNA complementario (cDNA) se usó como plantilla RNA total, previamente

tratado con DNAsaI para eliminar cualquier traza de DNA genómico, con el kit comercial First-Strand

Synthesis System for RT-PCR (Invitrogen, No. catálogo 11904-018). Secuencias de oligonucleótidos

de desoxitimidina (oligodT) sirvieron como cebadores inespecíficos que hibridaron con las secuencias

poliadenina de los RNA mensajeros y a partir de allí se inició la síntesis de cDNA llevada a cabo por

una enzima retrotranscriptasa. Se prepararon tres muestras para la síntesis de cDNA, una de ellas con

el RNA de Leishmania braziliensis y las otras dos fueron controles especificados en el kit como se

muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Cantidad de reactivos en cada muestra para la síntesis de cDNA.

Reactivo L. brasilienzis Control RT Control ARN

RNA total L. brazilienss (μg) 5 5 -

Control RNA (50 ng/μL) - - 1 μL

10 mM mezcla dNTP 1 μL 1 μL 1 μL

Oligo(dT) (0,5 ug/ uL) 1 μL 1 μL 1 μL

Agua D.E.P.C 3 μL 3 μL 7 μL

Los tubos con las muestras se incubaron durante 5 minutos a 65 oC y luego se colocaron en hielo

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durante 1 minuto. Simultáneamente para cada muestra se preparó en un tubo a parte la siguiente

mezcla de reacción mostrada en la tabla 2:

Tabla 2. Mezcla de reacción para síntesis de cDNA

Reactivo Para una reacción

10X Buffer RT 2 μL

25 mM MgCl2 4 μL

0,1 M DTT 2 μL

ARNasa OUT 1 μL

A cada muestra se le adicionó la mezcla de reacción, se mezcló suavemente, se centrifugó durante 1

minuto a 4.000 g y se incubó a 42 oC por 2 minutos. Posteriormente se le adicionó 1 μL de enzima

retrotranscriptasa Superscript II a cada tubo, con excepción del control RT; se incubó durante 50

minutos a 42 oC y luego 15 minutos a 70

oC. Finalmente se colocó la muestra sobre hielo, se adicionó

1 μL de RNAasa H y se incubó durante 20 minutos a 37 oC para digerir el exceso de RNA y asegurar

únicamente la presencia de cDNA en el tubo.

2.4 Diseño de cebadores

Con base en la secuencia putativa (GeneDB LbrM32_V2.3670) de Leishmania braziliensis, reportada

en el proyecto “The Leishmania braziliensis genome project” del Sanger Institute [50], se diseñaron

tres pares de cebadores mediante el programa Primer-BLAST

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/primertool). El primer par de cebadores se diseñó con

el objetivo de obtener la secuencia completa del marco de lectura abierto del gen, añadiendo la

secuencia Kozak GAG y eliminando el codón de parada para uso posterior de dicha secuencia en

algún vector de expresión mamífero, unido a una proteína fluorescente como el pcDNA3.1/CT-GFP-

TOPO (Invitrogen) y para tener una fuente de plantilla de la cual hacer reamplificaciones. El segundo

par de cebadores se diseñó para obtener una secuencia interna más corta que permitiera una mayor

facilidad de amplificación y además que sirviera como ayuda en la secuenciación del fragmento

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completo clonado. El tercer par de cebadores se diseñó añadiendo secuencias reconocidas por enzimas

de digestión HindIII en el extremo 5’ y BamHI en el extremo 3’ para realizar subclonaciones en otros

vectores de expresión en mamíferos.

Tabla 3. Características de los cebadores diseñados.

Nombre

Cebador

Secuencia (5'->3') Longitud Inicio Terminación Tm GC%

2655(Fw) GGTATGAGTGCACGGTA 17 1 17 47,35 52,94

2655(Rv) CCTTCTCCACTCGGTGTCC 19 2655 2637 53,66 63,16

Longitud del producto 2655 pb.

Nombre

Cebador

Secuencia (5'->3') Longitud Inicio Terminación Tm GC%

1104(Fw) GCTGGCAGCGGTATCC 16 652 667 58.78 68.75

1104(Rv) CCCGATAAGGGCAACC 16 1755 1740 57.28 62.50

Longitud del producto 1104 pb.

Nombre

Cebador

Secuencia (5'->3') Longitud Inicio Termina Tm GC%

BFwHindIII ATTAAGCTTGGTATGAGTGCACGGTACG 28 1 28 68.5 46

B Rv BamHI TAATGGATCCATCCTTCTCCACTCGGTGTCC 31 2655 2637 73 52

Longitud del producto 2676 pb.

2.5 Amplificación de la secuencia LbCLC-C mediante la técnica de

reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Para realizar la amplificación del fragmento LbClC-C se utilizó cDNA como plantilla y los cebadores

previamente diseñados. Se preparó la siguiente mezcla de reacción:

Tabla 4. Mezcla de reacción de amplificación.

Reactivo Volumen (μL)

PCR Buffer 10 X sin Mg 5,0

50 mM de MgCl2 1,5

10 mM de dNTP´s mix 1,0

10 μM de 2655(Fw) 1,0

10 μM de 2655(Rv) 1,0

Taq Platinum DNA polimerase (5U/μL) 0,4

cDNA 2,0

Agua destilada autoclavada 38,1

Volumen final 50,0

Los tubos con la mezcla fueron agitados y sometidos a un programa de variación de temperatura

previamente estandarizado durante el trabajo y llevado a cabo por un termociclador modelo

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FPROG035D (PROGENE). El protocolo de temperatura fue el siguiente:

Número de ciclos: 30

Iniciación: 94 ºC 5 min

Desnaturalización: 94 ºC 45 s

Anillaje: 57,5 ºC 1 min

Extensión: 72 ºC 2 min

Elongación final: 72 ºC 15 min

Conservación: 4 ºC ∞

El producto obtenido se corrió en un gel de 1% agarosa a 70 V de 60 a 70 minutos y posteriormente se

reveló con bromuro de etidio para su visualización.

2.6 Extracción del producto de PCR desde gel de agarosa

A partir de las bandas esperadas para el producto de amplificación del gen LbClC-C, se cortó el

fragmento del gel de agarosa y se procedió a hacer la extracción del DNA utilizando el kit

CONCERTTM

Rapid Gel Extraction System (LIFE TECHNOLOGIES, GIBCOBRL, Cat. No 11456-

019). El DNA obtenido fue resuspendido en agua y se procedió a cuantificar su concentración con el

kit QubitTM

(Cat. No. Q32857).

2.7 Clonación del producto de PCR en pGEM-T easy

2.7.1 Ligación

Con el DNA obtenido de la extracción del gel de agarosa se realizó la reacción de ligación siguiendo

las instrucciones para el vector de clonación pGEM®-T Easy (Promega; Figura 6). La mezcla de

ligación fue la siguiente:

Tabla 5. Reactivos y cantidades para la ligación del producto de LbClC-C.

Reactivo Volumen (μL)

Buffer 2x ligación rápida 5

Vector pGEM®-T Easy 1

Producto LbCLC-C 2655 pb 2

DNA ligasa T4 1

Agua libre de nucleasas 1

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La mezcla se incubó a 4 ºC toda la noche para asegurar una mayor eficiencia de ligación del producto.

A. B. Figura 6. Vector de clonación pGEM

®-T Easy. A. Mapa del vector de clonación pGEM

®-T Easy. Se muestra el

origen de replicación (f1 ori), el operón lacZ utilizado para la selección de clones positivos, las secuencias de

inicio de transcripción promotores para la RNA polimerasa SP6 - T7 y múltiples sitios de reconocimiento de

enzimas de restricción. B. Secuencia del vector pGEM®

-T Easy. Entre paréntesis se muestra el sitio de inserción

del producto de PCR.

2.7.2 Transformación

Para la transformación se usaron células de Escherichia coli TOP 10 competentes previamente

procesadas. Para la competencia de las células se realizó un cultivo en medio LB en un tubo falcon de

50 mL por 24 horas, se centrifugó por 7 minutos a 4000g a 4 oC; se resuspendieron las células en

medio en proporción 1:10 incubando en hielo por 10 minutos y finalmente se les proporcionó un

choque térmico con un pulso de inmersión en N2 líquido para ser almacenadas a -70oC hasta su

utilización.

La transformación se realizó adicionando 50 μL de bacterias a 2 μL de reacción de ligación en

un tubo eppendorf. Se agitó suavemente, se dejó en hielo durante 20 minutos, se dio un choque

térmico a 42 oC durante 45 segundos y se colocó de nuevo en hielo durante 2 minutos. Se adicionaron

900 μL de medio de cultivo SOC y se dejó incubando durante 1,5 horas a 37 oC con agitación de 150

rpm. Finalmente se sembraron en cajas de Petri previamente preparadas con medio LB, ampicilina,

IPTG y X-gal. Se dejaron crecer por 24 horas a 37 oC para verificar la aparición de clones positivos.

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2.7.3 Análisis de los clones positivos

La expresión de β galactosidasa al reaccionar con el sustrato X-gal presente en el medio de cultivo

produce coloración azul, mientras que la inserción del producto de PCR correctamente en el vector

interrumpe su expresión por lo cual las colonias positivas presentan coloración blanca.

Se seleccionaron 4 colonias blancas aleatoriamente, se repicaron en 10 mL de medio líquido

de cultivo LB con 100 μg/mL de ampicilina y se dejaron crecer durante 16 horas a 37 o

C. Se preparó

una mezcla de reacción de PCR convencional usando los cebadores para el producto de 2655 pb, se

usó una alícuota de células crecidas como plantilla y se utilizaron las mismas condiciones de

temperaturas previamente descritas para la amplificación. El tiempo de iniciación se aumentó a 10

minutos a 94 o

C para asegurar la lisis de las células e inactivar nucleasas. Los productos obtenidos se

corrieron en un gel de agarosa a 1% a 70 V de 60 a 70 minutos y posteriormente se reveló con

bromuro de etidio para su visualización. Se tomaron 5 mL del cultivo de cada una de las colonias

seleccionadas y se hizo extracción de DNA plasmídico usando el kit de extracción Axygen Plasmid

Miniprep® (Bioscience).

Para complementar la verificación de las colonias positivas se realizó digestión de DNA

plasmídico usando la enzima de restricción EcoRI, que permite la separación del producto clonado

gracias a las características del vector (Figura 6, mapa del vector). Para la digestión se hizo una mezcla

de 50 μL de agua, 8 μL de buffer React 3 10x, 2 μL EcoRI y se repartió para las 4 reacciones cada una

con 3 μL de DNA plasmídico para un total de 18 μL. La reacción de digestión se incubó a 37 oC

durante 6 horas y posteriormente se corrió en un gel de 1,5% agarosa a 70 V durante 100 minutos y se

reveló con bromuro de etidio para su visualización.

Mediante un ensayo de PCR convencional, haciendo combinaciones de los cebadores

diseñados para el producto de 2655 pb y cebadores universales T7 y SP6, tomando DNA plasmídico

como plantilla, se obtuvieron productos que al ser corridos en gel de agarosa permitieron conocer la

dirección en la que se insertó el producto de 2655 pb en el vector, información que cobra relevancia en

el caso de realizarse ensayos a futuro para la síntesis de cRNA.

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La verificación final de la secuencia clonada para el producto LbClC-C, se realizó haciendo

secuenciación de extensión simple de DNA plasmídico, usando cebadores universales T7, SP6, y

cebadores para el producto interno de 1104 pb. La secuenciación fue hecha a través del servicio de

Macrogen USA (www.macrogenusa.com). Finalmente, las colonias positivas se almacenaron en

glicerol estéril a -70 o

C como reserva del fragmento clonado para futuros usos. El DNA plasmídico

extraído se conservó a -20 oC para ensayos posteriores.

2.8 Subclonación del producto de PCR en vectores de expresión

El producto obtenido del gen LbCLC-C, que codifica una secuencia para un canal/intercambiador

putativo tipo CLC de L. braziliensis, fue ligado a los vectores de expresión pmEGFP-1 y pcDNA3-

mRFP que permiten la fusión directa del producto de PCR con la proteína fluorescente verde (GFP) y

la proteína fluorescente roja (RFP) respectivamente, lo que facilitaría la visualización de células que

expresan, además de dar información sobre la localización de la proteína expresada.

Se realizó extracción de plásmido recombinante que contenía la secuencia LbCLC-C y se

digirió con enzimas de restricción para liberar el producto. De igual manera se digirieron los vectores

pmEGFP-1 (Figura 7A) y pcDNA3-mRFP (Figura 7B) para linealizarlos. Las tres digestiones se

dejaron simultáneamente durante 1 hora después de preparar la siguiente mezcla:

Tabla 6. Mezcla de reacción de digestión.

pGEM-T easy

recombinante

pmEGFP-1 pcDNA3-mRFP

DNA plasmidico 1 μg 5 7 7

HindIII HF (NEB) μL 1 1 1

BamHI HF (NEB) μL 1 1 1

Buffer 4 10x (NEB) μL 5 5 5

Agua HPLC μL 38 36 36

Las mezclas de digestión se corrieron en un gel de 1% agarosa a 70 V de 60 a 70 minutos y

posteriormente se reveló con bromuro de etidio para su visualización. Se cortaron las bandas y se

purificaron como se explicó previamente. Posteriormente se hizo la ligación del producto en los

vectores pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP. Se transformó en células Escherichia coli TOP 10

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competentes siguiendo los mismos protocolos mencionados antes y se hizo un control positivo de

transformación usando pGEM-T Easy recombinante.

La selección de los clones positivos de las transformaciones con pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP

se llevó a cabo usando kanamicina y ampicilina respectivamente, teniendo en cuenta la resistencia a

antibiótico que estos vectores proporcionaban (Figura 7 vectores). Para confirmar el éxito de la

clonación se realizaron PCR de colonia y digestión de los constructos los cuales fueron observados en

electroforesis en gel de agarosa.

A. B.

Figura 7. Vectores de expresión pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP. A. Mapa del vector de expresión pmEGFP-1. Se

muestra el gen de resistencia a kanamicina y múltiples sitios de reconocimiento de enzimas de restricción antes

del inicio de la proteína fluorescente. B. Mapa del vector de expresión pcDNA3-mRFP. Se muestra el gen de

resistencia a ampicilina y múltiples sitios de reconocimiento de enzimas de restricción corriente arriba del inicio

de la proteína fluorescente.

2.9 Transfección en células CHO

Con los constructos obtenidos, en los que la secuencia LbCLC-C se encuentra unida a una proteína

fluorescente, se procedió a transfectar células mamíferas. La transfección se realizó en cajas de 6

pozos en las que se cultivaron las células hasta tener una confluencia del 60%. En un tubo eppendorf

se preparó la mezcla A: 1 μg de DNA plasmídico de cada vector con medio RPMI hasta llegar a un

volumen de 200 μL. En otro tubo se preparó la mezcla B: 2 μL de lipofectaminaTM

2000 y 198 μL de

medio RPMI. Las mezclas A y B se combinaron y se dejaron incubado por 5 minutos a temperatura

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ambiente.

La combinación se llevó a un volumen de 1 mL añadiendo medio RPMI. Se retiró el medio

RPMI suplementado con 5% de SFB en el que se encontraban las células en el pozo y se adicionó la

combinación de las mezclas A y B agitando suavemente. Se incubaron las células a 37 oC y 5% de

CO2 durante 4 horas. Finalmente se cambió la mezcla por 2 mL de medio RPMI suplementado con 5%

de SFB y se evaluó la fluorescencia al siguiente día.

2.10 Inserción de una mutación puntual en la secuencia LbCLC-C

A partir de DNA plasmídico recombinante y usando el kit QuikChange™ Site-Directed Mutagenesis

se generó una mutación puntual en la secuencia de nucleótidos LbCLC-C la cual al expresarse

cambiaría un aminoácido de gran importancia funcional en la proteína. Para introducir la mutación se

diseñaron cebadores con el objetivo de reemplazar el codón GAG que codificaría para el glutamato en

la posición 331 de la proteína por el codón GCG, que codificaría para una alanina en la misma

posición. Los cebadores se muestran a continuación.

Tabla 7. Cebadores diseñados para mutación E331A.

Nombre

Cebador

Secuencia (5'->3') Longitud Tm GC%

FwA992C GTTGTTTGTCATGGAGGCGATGGCGACTCATTTCT 35 75.6 53

RvA992C AGAAATGAGTCGCCATCGCCTCCATGACAAACAAC 35 75.6 53

El DNA plasmídico recombinante con la secuencia LbCLC-C se usó como plantilla para llevar a cabo

una reacción de amplificación utilizando los cebadores diseñados y una enzima DNA polimerasa

PfuTurbo (Stratagene). Cada uno de los cebadores se une a una de las hebras del vector, de modo que

la polimerasa sintetiza la totalidad de la doble cadena del vector, con una alta fidelidad haciendo

únicamente el cambio del nucleótido introducido en los cebadores para generar la mutación. La

reacción de PCR se realiza en muy pocos ciclos para reducir la posibilidad de generar mutaciones

aleatorias. El programa de variación de temperatura fue el siguiente:

Número de ciclos: 12

Iniciación: 95 ºC 30 s

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Desnaturalización: 95 ºC 30 s

Anillaje: 55 ºC 1 min

Extensión: 68 ºC 6 min

Conservación: 4 ºC ∞

El producto de PCR se trató con la enzima DpnI que digiere todo el DNA plasmídico, usado como

plantilla puesto que éste posee metilaciones hechas por las bacterias de la cual se extrajo. Para esto, se

adicionó 1 µL de enzima y se dejó incubando a 37 oC por una hora.

Ahora teniendo la certeza que solo había plásmido del vector con la mutación deseada, se

procedió a hacer la transformación en células XL1-Blue supercompetentes siguiendo el mismo

protocolo de transformación y selección de clones positivos anteriormente mencionados en la sección

2.7. Después de analizar los clones positivos mediante PCR de colonia y digestión de los plásmidos, se

confirmó la inserción correcta de la mutación enviando a secuenciar el vector.

2.11 Análisis bioinformático

El análisis de las secuenciaciones de los constructos que contienen la secuencia LbCLC-C se hizo con

el programa Bioedit [51]. Con la secuencia de aminoácidos se hizo una búsqueda de secuencias con

alta similaridad en la base de datos non-redundant protein sequences (nr) mediante el uso de la

herramienta BLAST (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/). Se escogieron secuencias representantes

de todas las subfamilias de proteínas tipo CLC para realizar alineamientos. Se realizaron alineamientos

usando el algoritmo ClustalW [52] y se generaron árboles filogenéticos mediante el método de

neighbor joining con un bootstrap de 100000 repeticiones en el programa CLC Sequence Viewer

Version 6.0.2.

El análisis de estructura secundaria de la proteína se realizó usando el programa topPred

(http://mobyle.pasteur.fr/cgi-bin/portal.py) para predecir las regiones transmembrana mediante un

perfil de hidrofobicidad [53] y el programa PsortII [54] para predecir la ubicación celular de la

proteína.

El modelo de estructura terciaria se generó con el servidor PHYRE2 (protein structure

prediction art) [55] usando como homólogo estructural la proteína cristalizada EcCLC [44] y se

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visualizó con el programa UCSF Chimera. Este modelo fue validado usando el gráfico de

Ramachandran obtenido del servidor RAMPAGE.

2.12 Acercamiento al estudio de la proteína en el parásito

Se realizaron algunos ensayos preliminares dirigidos a obtener algún tipo de información de la

presencia de la proteína codificada por la secuencia LbCLC-C en el parásito. Estos ensayos se pueden

entender como pruebas piloto que requieren ampliarse y estandarizarse.

2.12.1 Obtención de una fracción enriquecida de membranas lipídicas de

promastigotes

Se centrifugaron 300 ml de parásitos en fase estacionaria a 4000g por 10 minutos a 4 °C, el pellet

recolectado se lavó dos veces en un 1 ml de medio A (11 mM KCI, 140 mM NaCl and 75 mM

Tris/HCl,pH 7.6). Posteriormente el pellet se lavó en 1ml de solución B (400 mM mannitol, 10 mM

KCl, 2 mM EDTA, cocktail de inhibidores: Aprotinina 2μg/mL, Leupeptina 5μg/mL, Pepstatina

1μg/mL, PMSF 1 mM, 20 mM Hepes/KOH, pH 7.6); el pellet se mezcló con perlas de vidrio (75-120

/µm de diámetro) en una relación 1:4 (peso húmedo del pellet / peso seco de las perlas) y se maceró

manteniendo la mezcla a 4°C. Se centrifugó a 1000 g por 15 minutos a 4 °C para descartar las perlas.

El sobrenadante se centrifugó a 16000 g por 30 minutos a 4 °C y el sobrenadante de este proceso se

sometió a ultra-centrifugación (105.000 g, 60 min, 4 °C) [56]. El pellet de este se resuspendió en

agua.

Esta fracción enriquecida de membrana se almacenó a -70 °C con el fin de ser reconstituida un

sistema heterólogo en el que se puedan hacer mediciones electrofisiológicas como los ovocitos de

anfibio.

2.12.2 Inmunoblot

Aprovechando que la fracción enriquecida de membranas debería contener intactas las proteínas

membranales, se usó una parte para electroforesis. Se corrió un gel de poliacrilamida en condiciones

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desnaturalizantes (SDS-PAGE). La separación se realizó en geles discontinuos con un gel

concentrador a 3,9% de acrilamida/bisacrilamida y un gel separador a 7,5% acrilamida/bisacrilamida,

porcentajes apropiados para proteínas entre 30-150 kDa [57]. Se utilizó un peine separador de 1,0 mm

y se sembraron 30 μg de cada muestra. Se utilizó el sistema de electroforesis Mini-Protean (Bio Rad) a

un voltaje de 80 V (gel concentrador) y 100 V (gel separador). Las proteínas se transfirieron a una

membrana de nitrocelulosa con una cámara de transferencia Owl separation system (Bio Rad;

transferencia semiseca) por 1 hora a 10 V y aproximadamente 40 mA. Se verificó la transferencia con

tinción en solución de rojo Punceau y se destiñó con lavados sucesivos de agua destilada. La

membrana de nitrocelulosa se incubó con una solución de bloqueo (PBS1X 0,2% Tween 20-leche

descremada 5%) a 37 ºC por 1 hora. Se preparó el anticuerpo primario (antiCLC 6 Santacruz) en

solución de bloqueo a una concentración de 1:200, se incubó a 4 °C toda la noche y luego se hicieron

3 lavados. Se preparó el anticuerpo secundario anti-cabra conjugado con peroxidasa (rabbit anti- goat

IgG-HRP) en solución de bloqueo a una concentración de 1:2000. Se incubó a 37 °C durante una hora

y se hicieron 3 lavados. La membrana de nitrocelulosa se reveló con el kit de revelado para peroxidasa

Vector Vip substrate.

2.12.3 Inmunofluorescencia sobre promastigotes

Para este ensayo se utilizaron láminas de 12 pozos de 5 mm de diámetro. Se colocaron en alcohol

ácido (1% de HCl en 70% de etanol) durante 30 minutos. Se hicieron lavados con agua y luego se

sumergieron en una solución de poli L Lisina (0,1% w/v) por 5 minutos. Se escurrieron y se secaron a

60 ºC por 1 hora. Al cabo de este tiempo se depositaron aproximadamente 1x 105 parásitos en fase

estacionaria en cada pozo, se incubó por 30 minutos a 26 ºC y se hicieron 3 lavados con PBS. Se

colocaron 50 μL de paraformaldehído a 3% en cada pozo por 30 minutos a 37 ºC para fijar las células

mantenido la integridad celular y se hicieron 3 lavados con PBS. Las láminas se colocaron en una

solución de NH4Cl 50 mM en PBS por 10 minutos (preparación fresca) para disminuir la

autofluorescencia debido al proceso de fijación. Se retiró la solución de NH4Cl y se colocó una

solución de glicina 100 mM en PBS durante 10 minutos, para eliminar residuos de NH4Cl. Se lavó 3

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veces con PBS. Se permeabilizó con Tritón 0,1% en PBS (Tritón stock: 1% en metanol al 90%) por 10

minutos. Se lavó 3 veces con PBS. Se colocó en solución de bloqueo (SFB 10% con PBS) por 1 hora a

37 ºC. Sin lavar se incubó con el anticuerpo primario (antiCLC 6, Santa Cruz Biotechnology, INC) en

dilución 1:200. Se incubó por 1 hora a 37 ºC. Se lavó con PBS 5 veces. Se incubó con anticuerpo

secundario (Anti Goat IgG marcado con Alexa 546) durante 1 hora a 37ºC. Los cubre objetos se

montaron sobre láminas con Gel Mount (Sigma) y se examinó la fluorescencia en un microscopio

Zeiss.

Para este ensayo se montaron dos grupos:

Grupo control negativo: Sin anticuerpo primario con anticuerpo secundario.

Grupo experimental: Con anticuerpo primario con anticuerpo secundario.

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3. Resultados y Discusión

Leishmania, como otros eucariota, debería expresar canales iónicos necesarios para la supervivencia

celular, especialmente si se tienen en cuenta los ambientes en los que sobreviven los parásitos en sus

hospederos. Con la identificación de una H+ATPasa involucrada como mecanismo de regulación de

pH y osmolaridad en L. donovani y L. mexicana [7;58;59], se ha sugerido la presencia de un canal

aniónico que se encuentra acoplado a la función de la bomba [8]. Es claro entonces que Leishmania

debería expresar canales anionicos que aún no han sido claramente identificados.

Teniendo en cuenta que hemos identificado una corriente de cloruro que se sugiere de Leishmania

[13;60] y clonado el gen LbCLC-A (LbrM01 V2.0210), que codificaría un canal de cloruro ClC

putativo [14], se realizó una búsqueda en la base de datos GeneDB donde se almacena la

secuenciación del genoma Leishmania braziliensis. De esta búsqueda surgió el interés en otras tres

secuencias anotadas como transportadores de cloruro, que en primera aproximación bioinformática

podrían corresponder a proteínas CLC. En este trabajo se analizó la expresión de la secuencia LbCLC-

C, candidata para ser un canal de cloruro en Leishmania braziliensis.

3.1 Expresión génica de la secuencia LbClC-C

Lo primero que se hizo fue diseñar cebadores específicos que hibridaran con la secuencia LbClC-C, a

partir de los cuales se podría hacer la amplificación de la secuencia completa o una parte de ella,

siempre que se tuviera la plantilla adecuada. En el diseño de cebadores se agregó la secuencia

consenso Kozak en el extremo 5’ necesaria para la traducción en células mamíferas [61] y se eliminó

el codón de parada para poder fusionar el producto con otras proteínas. También se tuvo en cuenta

evitar la formación de dímeros y horquillas que reducirían la eficiencia de la amplificación.

Para demostrar la expresión de la secuencia LbCLC-C se extrajo RNA total de parásitos en

fase metacíclica, en la cual podría haber mayor expresión de transportadores iónicos por ser la fase

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infectiva [62]. El RNA extraído se corrió en un gel de agarosa para determinar su integridad, en donde

se observaron las tres bandas típicas del RNA ribosomal de Leishmania y un barrido a lo largo del

carril que se presume es RNA mensajero (Figura 8).

Figura 8. RNA total de Leishmania. 2 µg de muestra fue sembrada en cada carril. Carril 1 marcador de peso

molecular. Carriles 3-10 RNA total de Leishmania braziliensis. Note el bandeo típico (3 bandas) para este

parásito.

El RNA obtenido se trató con DNAasaI y mediante la técnica RT-PCR se hizo una transcripción

inversa para obtener cDNA. Este fue usado posteriormente como plantilla para llevar a cabo una

amplificación mediante la técnica de PCR usando los cebadores diseñados para el producto completo

de la secuencia LbCLC-C. El producto de amplificación se visualizó en un gel de agarosa (Figura 9).

25-27S

18-20S

15-21S

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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Figura 9. Amplificación del producto completo LbCLC-C. Carril 1: Marcador de peso molecular. Carril 3,4,5 y

6: Producto de amplificación de 2655 pb Carril 8: control positivo de 950 pb LbCLC-A . Carril 9: Control

negativo de PCR sin primers. Carril 10: Marcador de peso molecular.

El producto observado en la figura 9 corresponde al peso esperado para el producto completo de la

secuencia LbCLC-C, lo que indica que podría corresponder a dicha secuencia. Posteriormente se

procedió a cortar el área de gel donde se encontraba la banda esperada para purificarla y ligarla al

vector de clonación pGEM-T-easy. Se transformaron bacterias TOP10 con la ligación recién hecha y

se dejaron crecer seleccionándolas con ampicilina durante 24 horas. Las bacterias encontradas en la

caja se veían de color azul si habían sido transformadas con el vector solo y blanco si habían sido

transformadas con el vector recombinante. Se seleccionaron 4 colonias aleatoriamente y se hizo una

amplificación por PCR con los cebadores para el producto completo LbCLC-C usando un repique de

cada una de las colonias blancas como plantilla. El producto de la amplificación se corrió en un gel de

agarosa (Figura 10).

3000pb

2000pb

3000pb

2500pb

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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Figura 10. PCR de colonia. Carril 1: Marcador de peso molecular. Carril 2,3,4 y 5: Producto de amplificación de

2655 pb.

El producto encontrado en la PCR de las colonias corresponde con el peso esperado así que es

probable que la secuencia LbCLC-C se haya ligado correctamente al vector. Sin embargo para

confirmar este resultado, se hizo extracción del DNA plasmídico de cada colonia y se digirió una

alícuota con la enzima EcoRI que permitiría obtener libre el producto supuestamente ligado al vector.

El plásmido digerido se corrió en gel y se observó que efectivamente la secuencia de 2655pb estaba

ligada al vector pues de la digestión resultaron tres bandas, una del peso del producto, otra del peso del

vector pGEM-T-easy y otra de la suma del peso de ambos (Figura 11).

3000pb

2500pb

1 2 3 4 5

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Figura 11. Digestión de plasmido pGEM-T-easy- LbCLC-C. Carril 1: marcador de peso molecular. Carril 2,4, 6

y 8: digestión con EcoRI. Carril 3, 5, 7, 9: plásmido sin digerir.

Teniendo certeza de que el vector recombinante contiene la secuencia de 2655 pb se procedió a

realizar una PCR con el plasmido pGEM-T-easy- LbCLC-C como plantilla, usando combinaciones de

los cebadores que hibridan con la secuencia LbCLC-C (ver tabla 3) y cebadores universales T7 y SP6

que hibridan en regiones del vector (ver mapa de vector figura 6). Este ensayo se hizo con el fin de

conocer la dirección en la que la secuencia se insertó en el vector, pues esta información es importante

para realizar la síntesis de mRNA la cual es una de las posibles técnicas que permitirían expresar la

proteína en algún sistema heterólogo, como por ejemplo ovocitos de anfibio y posteriormente evaluar

funcionalidad electrofisiológica [63;64]. Se concluyó que en los 4 clones la secuencia se encuentra en

la dirección en la que la RNA polimerasa T7 iniciaría la síntesis sobre el vector (figura 12), dado que

en este vector existe un sitio de inicio de transcripción para esta enzima.

6000pb

5000pb

3000pb

2500pb

1 2 3 4 5 6 7 8 9

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Figura 12. PCR con DNA plasmídico pGEM-T-easy- LbCLC-C. Carril 1, 5, 9 y 13: cebadores FwT7 y

2655(Rv). Carril 2, 6, 10, 14: cebadores 2655(Fw) y RvSP6. Carril 3, 7, 11, 15: cebadores FwT7 y 2655(Fw).

Carril: 4, 8, 12 y 16: cebadores RvSP6 y 2655(Rv). Carril 17: marcador de peso molecular.

El plásmido recombinante extraído y usado en los anteriores ensayos se envió a secuenciar por

duplicado y se encontró que la secuencia clonada en el vector correspondía en un 99¸6% con la

secuencia reportada en la base de datos GeneDB. Con estos resultados se ha demostrado por primera

vez que el gen LbCLC-C se transcribe a un RNA mensajero en la especie Leishmania braziliensis.

Como dato adicional se hizo un experimento en el cual a partir de cDNA obtenido de

amastigotes axenicos de Leishmania braziliensis se realizó PCR usando los cebadores para el

producto de 1104 pares de bases LbClC-C. El producto de amplificación obtenido corresponde con el

peso esperado, con lo cual se presume que también hay expresión en la forma intracelular del parásito

(Figura 13).

Figura 13. PCR con cDNA de amastigotes. Carril 1: marcador de peso molecular. Carril 2 y 3: control positivo

LbClC-A 950 pb. Carril 4 y 5: LbClC-C 1104 pb.

3000 pb

2500pb

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1 2 3 4 5

1500pb

1000pb

500pb

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3.2 Análisis bioinformático

Con la secuencia de aminoácidos traducidos a partir del LbCLC-C se hizo una búsqueda mediante la

herramienta BLAST (Basic local alignment search tool) para encontrar algunas secuencias que

presentaran similaridad. La secuencias con más alta similaridad pertenecían a organismos de la familia

Trypanosomatidae, así que se escogieron para realizar un alineamiento. También se seleccionaron

secuencias representantes de cada una de las subfamilias de canales de cloruro tipo CLC de mamíferos

para realizar el alineamiento, a partir del cual se generó un árbol filogenético (Figura 14). En esta se

observa que la secuencia LbCLC-C se agrupa con las secuencias que serían ortólogas en la familia

Trypanosomatidae, lo que sugiere que esta sería una secuencia conservada evolutivamente y podría

estar asociada a alguna función común a toda la familia, lo cual tiene sentido si tenemos en cuenta que

muchos miembros de esta familia tienen vida parasitaria, por lo que las estrategias de supervivencia

pueden ser parecidas.

Figura 14. Árbol filogenético generado, usando e método de Neighbor-joining. Se partió del alineamiento de la

secuencia LbCLC-C con secuencias ortólogas en Tripanosomatidos y secuencias CLC de mamíferos.

LbClC-C

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En el árbol de la figura 14 se observa además que la secuencia LbCLC-C se agrupa con CLC-6 y CLC-

7 de mamífero. Este tipo de proteínas se han descrito como intercambiadores H+/Cl

- encontrados a

nivel intracelular [12].

Posteriormente se realizó un alineamiento de la secuencia LbCLC-C con un mayor número de

secuencias representantes de CLC-6 y CLC-7 para definir con cuál de los dos se agrupa. A partir de

este alineamiento se generó un árbol y se encontró que la secuencia LbCLC-C se agrupaba con los

intercambiadores H+/Cl

- tipo CLC-6 de mamífero (Figura 15). Es muy poco lo que se ha estudiado de

este tipo de proteínas; se sabe que funcionan como intercambiadores H+/Cl

- en la membrana de

endosomas tardíos y lisosomas, pero las neuronas son las únicas células en las que se ha visto

expresión significativa de CLC-6 [65]. Han sido encontrados asociados a dominios de lípidos

resistentes a detergente [66] y se han relacionado también a respuesta mecano-sensible para regulación

de volumen al expresarse heterólogamente en ovocitos de anfibio [67].

Figura 15. Árbol filogenético generado, usando el método de Neighbor-joining. Se partió del alineamiento de la

secuencia LbCLC-C con secuencias ortólogas en Tripanosomatidos y secuencias CLC de mamíferos.

LbClC-C

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Gracias a la cristalización de EcCLC1 de Eschericheae coli y StCLC de Salmonella typhimorum,

obtenidos por Dutzler [44], se describieron tres regiones altamente conservadas relacionadas con la

funcionalidad de todas las proteínas pertenecientes a la familia CLC. Para explorar la existencia de

dichos motivos conservados en el LbCLC-C se realizó un alineamiento con algunas secuencias en las

que se encuentran estas regiones, incluyendo las secuencias de las proteínas cristalizadas (figura 16).

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Figura 16. Alineamiento múltiple con algoritmo Clustal W en el programa CLC sequence viwer. Se muestran

regiones conservadas del filtro de selectividad. La secuencia LbrM32_V2.3670 corresponde a LbCLC-C.

Del alineamiento de la figura 16 se puede observar que la secuencia LbCLC-C contiene las regiones

conservadas del filtro de selectividad. Estos residuos son importantes para la estabilización del cloruro

dentro del canal y determinan la funcionalidad de este. El motivo GSGIP está completamente

conservado en la secuencia LbCLC-C, mientras que los otros dos motivos tienen algunas variaciones

pero se mantiene el consenso GXEGP y GXXXP. Estas regiones junto con el residuo Y445 (en

EcCLC), también conservado en LbCLC-C (Y636), hacen parte de los sitios de unión de aniones. Uno

de los residuos más importantes en la función del canal es E203(en EcCLC) que se encuentra

conservado en LbCLC-C (E263) y que se desempeñaría como la compuerta del canal sensible a voltaje

[44].

En el alineamiento también podemos ver que la secuencia LbCLC-C posee el residuo E331

(E203 en EcCLC), la etiqueta distintiva de intercambiador H+/Cl

- [47], lo cual es consecuente con el

hecho de que LbCLC-C se agrupe con la subfamilia CLC6. Este residuo sería el encargado de sensar

cambios de pH y permitir transporte de protones [46].

Mediante el programa TopPred se hizo modelamiento que mediante un algoritmo basado en

valores de hidrofobicidad de los aminoácidos predice qué regiones de la secuencia se encuentran

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insertas en la membrana, de manera que la conformación sea termodinámicamente estable (Figura 17).

Según el resultado, se predice que la proteína tiene 10 segmentos hidrofóbicos que se intercalan en la

membrana, es decir que la proteína es membranal, como se espera para una proteína que sirve de

transportador iónico. Se observa también que tanto el extremo C-terminal como el N-terminal quedan

expuestos a la cara citoplasmática en caso de expresarse en la membrana plasmática. Los

transportadores CLC descritos contienen 18 hélices transmembranales, pero el número de dominios

transmembranales se asemeja a los datos experimentales encontrados para CLC0 [68]. La discrepancia

puede atribuirse al hecho que varios de los segmentos descritos en EcCLC cruzan parcialmente la

membrana.

Finalmente‚ se evaluó la secuencia en el programa PsortII el cual hace una comparación de la

secuencia primaria con secuencias conocidas de localización celular de otras proteinas. Basado en esto

arroja una predicción de la posible ubicación celular; el resultado fue 78‚3 % de encontrarse en la

membrana plasmática y 21.7% en el retículo endoplasmático.

A.

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B.

Figura 17. Modelo de estructura secundaria de LbClC-C. A. Perfil de hidrofobicidad en el que se muestra con

líneas negras los segmentos permitidos para estar en la membrana. B. Modelo de inserción de la proteína en la

membrana.

Por último se hizo un modelamiento de la estructura terciaria de la secuencia LbCLC-C, usando como

referencia la proteína cristalizada EcCLC, que resultó ser la más adecuada al hacer la búsqueda en la

base de datos PDB (protein data bank), con una identidad de 19% y un valor E de 5 e-33

. El modelo se

elaboró en el programa PHYRE 2 [55] mediante la metodología de homología remota por presentar

una homología menor al 30%. El modelo resultante se presenta en la Figura 18. El modelo

tridimensional fue validado mediante el test de Ramachandran [69], que indicó que solo 2‚6% de los

residuos se encontraba en posiciones no permitidas, el 6‚6% en posiciones permitidas y el 90‚8% en

posiciones favorecidas.

Figura 18. Modelo de la estructura terciaria de la proteína que codificaría la secuencia LbCLC-C.

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Las proteínas CLC funcionan in vivo como dímeros, pero cada monómero tiene un poro por el que

pasan aniones y que tiene apertura independiente. El modelo de la figura es el monómero que

codificaría la secuencia LbCLC-C. Con base en el alineamiento (ver Figura 16) en el que se

identificaron las regiones de aminoácidos involucrados en el poro de selectividad es posible visualizar

la topología del poro para LbCLC-C (Figura 19).

A. B.

Figura 19. Modelo de la estructura terciaria de la proteína que codificaría la secuencia LbCLC-C. A. vista

completa de la proteína, en el recuadro se muestra la ubicación del poro de selectividad. Los colores muestran

los motivos conservados: Naranja GSGIP, azul GIEGP y verde GTVIP. B. Residuos involucrados en la

estabilización del cloruro. En azul E263, en verde T551, en violeta E331 y amarillo V552.

Las regiones mostradas en la figura 19A corresponden a los residuos que estarían involucradas en la

estabilización del cloruro durante su paso por el canal. Estos residuos se encontraron al hacer el

alineamiento múltiple con las secuencias de aminoácidos y se identificaron por homología con los

residuos mostrados en el modelo de EcCLC por Dutzler y colaboradores. En la topología mostrada en

la figura 19B, se observa en la zona del poro de selectividad el residuo E331, que sería el residuo

involucrado en el transporte de H+, lo cual sugiere que en LbCLC-C podría co-transportar este ión.

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3.3 Incorporación de la mutación E331A en la secuencia LbCLC-C

En el estudio de muchas proteínas se inducen mutaciones sobre residuos específicos para ayudar a

esclarecer la función o el mecanismo molecular implicado en alguna actividad celular. En EcCLC, que

se sabe funciona como intercambiador, hay regiones claramente involucradas en apertura y

conductancia a Cl- y a H

+. El glutamato E148 de EcClC, negativo a pH neutral que hace parte de la

secuencia GKEGP altamente conservada en los CLC, al ser mutado por un residuo neutro (A o Q)

afecta el fast gating del canal (apertura voltaje dependiente) [45], anula el efecto regulador de pH y la

capacidad de discriminar entre diferentes aniones [11]. Esta mutación tendría un efecto similar a la

disminución de pH, con lo cual se infiere que E148 desprotonado sería capaz de sensar pH [11] y

cerrar el canal [45]. El glutamato E203 de EcCLC que se asocia con movimiento de H+, está sustituido

por valina en aquellas proteínas CLC de mamífero como hCLC-1(ver alineamiento Figura 16), que

presentan comportamiento de canal de cloruro [70]. Pero cuando este glutamato fue mutado por un

residuo neutro en el intercambiador hCLC6 de humanos, se encontró que la conductancia de cloruro

desapareció [47]. Como posible herramienta para estudiar el comportamiento del canal que codificaría

la secuencia LbCLC-C se insertó una mutación en el glutamato E331 (E203 en EcCLC), el cual se

sustituyó por un codón para alanina. Para introducir la mutación se realizó una PCR con el vector

recombinante pGEM-T Easy- LbCLC-C como plantilla y usando unos cebadores a los cuales se les

hizo la sustitución del codón (ver tabla 7). El producto obtenido se digirió con DpnI para eliminar la

plantilla metilada y con el plásmido recombinante mutado se transformaron bacterias. Las bacterias se

seleccionaron y se extrajo DNA plasmídico de 4 colonias blancas. Con este plásmido se hizo una PCR

usando los cebadores 2655 (Fw) y 2655(Rv) y se observó en un gel (Figura 20).

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Figura 20. PCR a partir del plásmido recombinante mutado. Carril 1: marcador de peso molecular. Carril 2, 3, 4,

5: producto de 2655pb de LbCLC-C mutado.

En el gel se observa un producto del peso esperado así que el DNA plasmídico se envió a secuenciar.

La secuenciación se analizó con el programa Bioedit y en el alineamiento se encontró que

efectivamente el codón GAG se cambió por GCG con lo que se codificaría alanina en lugar de

glutamato. La incorporación de este aminoácido debería generar algún cambio en el comportamiento

normal del intercambiador. Sin embargo el mecanismo que define y diferencia un intercambiador de

un canal en la familia CLC parece no estar del todo claro pues estudios recientes muestran un clado de

CLC distante con valina en la posición mencionada, selectivos a fluoruro y capaces de hacer

intercambio de protones [71].

3.4 Clonación en vectores de expresión

Teniendo la secuencia LbCLC-C en el vector pGEM-T-easy se procedió a subclonar en dos vectores de

expresión en mamíferos. Se usaron dos vectores, pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP, debido a que cada

uno de ellos permite acoplar el inserto a una proteína fluorescente diferente. Esto con el fin de tener

una segunda opción en caso de que las células en las que se transfecte presenten algún grado de auto-

fluorescencia que impida la visualización y además porque cada uno de los vectores posee un

3000pb

2500pb

1 2 3 4 5

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promotor diferente.

Previamente se habían diseñado cebadores para la secuencia LbCLC-C que tenían en el

extremo 5’y 3’ secuencias de reconocimiento para las enzimas de restricción HindIII y BamHI

respectivamente. Esos cebadores fueron usados para insertar la secuencia en pGEM-T-easy de tal

manera que mediante una digestión se pudo liberar la secuencia LbCLC-C con extremos pegajosos.

Estas enzimas se escogieron porque los vectores de expresión también tenían sitio para ellas y

permitían insertar la secuencia LbCLC-C en la dirección correcta y en marco de lectura para la

expresión de la proteína fluorescente. Lo primero que se hizo entonces, fue digerir el vector

recombinante y los vectores vacíos pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP con las enzimas mencionadas

(figura 21).

Figura 21. Digestión con HindIII y BamHI. Carril 1: marcador de peso molecular. Carril 2: pmEGFP-1

digerido. Carril 3: pmEGFP-1 sin digerir. Carril 4: pcDNA3-mRFP digerido. Carril 5: pcDNA3-mRFP sin

digerir. Carril 6: vector recombinante digerido. Carril 7: vector recombinante sin digerir. Carril 8: control

positivo, producto de PCR de LbCLC-C de 2655pb.

En el gel de la figura 21 se presenta la digestión de los vectores pmEGFP-1 y pcDNA3-mRFP. En el

carril 6 se observan dos bandas que corresponden al vector pGEM-T-easy solo y al producto LbCLC-C

completo, el cual se cortó y purificó para ligarlo a los otros dos vectores linealizados. Después con la

ligación de cada uno de los vectores se procedió a transformar células de E. coli TOP10 y se dejaron

crecer. Las colonias se seleccionaron usando un antibiótico dependiendo de la resistencia conferida

1 2 3 4 5 6 7 8

8000pb

6000pb

5000pb

4000pb

3000pb

2500pb

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por cada vector. Se seleccionaron 10 colonias aleatoriamente y se hizo una PCR de con un repique de

cada una como plantilla usando los cebadores para amplificar la secuencia LbClC-C (figura 22).

Figura 22. PCR de colonia con cebadores para producto completo LbClC-C. Arriba. Carril 1: marcador de peso

molecular. Carril 2-11: pmEGFP-1. Carril 12: control de transformación con pGEM-T-easy recombinante.

Abajo. Carril 1: marcador de peso molecular. Carril 2-11: pcDNA3-mRFP. Carril 12: control de transformación

con pGEM-T-easy recombinante.

En el gel se observó que solo una colonia dio resultado negativo, en el resto se encontró la banda del

peso esperado de 2655. De las colonias positivas se seleccionó una, se creció en medio líquido y se le

extrajo DNA plasmídico. El plasmido extraído se evaluó haciendo una digestión con HindIII y BamHI

para confirmar el resultado encontrado en la PCR de colonia. En la figura 23 se muestra la digestión de

los plásmidos recombinantes; se observan las bandas correspondientes a los pesos de los vectores

libres y de la secuencia LbClC-C. Esto quiere decir que la clonación en los vectores de expresión en

mamíferos fue exitosa.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

3000pb 2500pb

3000pb 2500pb

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A. B.

Figura 23. Digestión con HindIII y BamHI. A. pmEGFP-1 recombinante. B. pcDNA3-mRFP recombinante.

3.5 Expresión de la proteína LbCLC-C en células CHO

Las células CHO (células de ovario de hámster chino) son modelo para expresión heteróloga de

proteínas, incluyendo transportadores de membrana. Con el DNA plasmídico de los vectores de

expresión recombinantes, se procedió a hacer transfección transitoria en células CHO. Las células

transfectadas se observaron en un microscopio de epifluorescencia Zeiss, para evaluar la expresión y

localización de la proteína. Los dos vectores utilizados funcionaron bien para la transfección y no

hubo prácticamente ningún inconveniente de auto-fluorescencia con las células para ninguna de las

dos longitudes de onda que se manejaron.

El patrón de las imágenes obtenidas mediante fluorescencia de las proteínas eGFP y mRFP fue

muy similar. En ambos casos se observó una localización intracelular con un aumento de intensidad en

la región perinuclear (figura 24 y 25). Esto indica que la proteína LbCLC-C no se está expresando en

la membrana plasmática. Si tenemos en cuenta que según el análisis bioinformático esta es una

proteína de membrana, es muy probable que se encuentre en el sistema membranal interno, incluyendo

endosomas y aparato de Golgi.

5000pb 4000pb 3000pb 2500pb

3000pb 2500pb

10000pb 8000pb 6000pb

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A.

B.

C.

Figura 24. Micrografías en luz y en fluorescencia de células CHO transfectadas con el vector pmEGFP-1

recombinante. A. 40X. B. 40X. C. 100 x, la misma célula mostrada en A.

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A.

B.

C.

Figura 25. Micrografías en luz y en fluorescencia de células CHO transfectadas con el vector pcDNA3-mRFP

recombinante. A. 40X. B. 40X. C. 100 x, la misma célula mostrada en A.

En las imágenes de las figuras 24 y 25 se observa que la proteína LbCLC-C recombinante no se está

expresando en la membrana plasmática sino que se encuentra intracelular, lo cual sería concordante

con la hipótesis de que la proteína LbCLC-C está relacionada con CLC-6. Se ha descrito que los

intercambiadores CLC-6 en condiciones endógenas se localizan en endosomas tardíos [72]. Al ser

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expresados en sistemas heterólogos se localizan en endosomas tempranos y en edosomas de reciclaje,

razón por la que no ha sido imposible registrar corrientes en células Hela y COS [66]. En CLC-6 se

han descrito algunos motivos de aminoácidos en los extremos hidrofílicos C-terminal y N-terminal

que serían reconocidos por las proteínas adaptadoras de unión a clatrina AP2 y AP3 y mantendrían la

proteína restringida a endosomas tardíos y endosomas tempranos[65]. Uno de los motivos de unión a

AP2-3 es Yxxϕ (donde ϕ un aminoácido hidrofóbico grande), que en la proteína LbCLC-C coincide

con: YESI (77-80), YLPL (798-801), YIDL (807-810), YYTF (831-834), secuencias que se

encuentran en los extremos terminales por fuera de la membrana. La existencia de estos motivos

sugiere que es de esperar que la proteína LbCLC-C se localice a nivel intracelular y que al igual que

otras proteínas CLC intercambiadoras H+/Cl

- se encontraría asociada a endosomas tempranos y tardíos

como parte del mecanismo de concentración de cloruro necesario para la progresión endocitica hacia

lisosomas, por lo cual también seria esperable encontrarla a nivel de aparato de golgi. Se ha reportado

además que mutaciones en estos motivos de unión a AP de CLC-6 han sido insuficientes para

expresarlo en membrana plasmática [65], lo cual se le atribuye a la existencia de motivos en la

secuencia CLC-6 que lo anclan a balsas lipídicas. Además experimentos en los que se creó una

proteína quimera conformada por las hélices transmembranales de CLC-0 de torpedo y las regiones

hidrofílicas C terminal y N terminal de CLC-6 de humano, y se expresó heterólogamente en células

HeLa mostraron localización perinuclear y en retículo endoplasmático.

El estudio de los intercambiadores CLC-6 aún permanece bastante confuso, sobretodo por los

inconvenientes que acarrea la expresión heteróloga. Es probable que la relación entre LbCLC-C y

CLC-6 explique el hecho de no poder expresar esta secuencia de Leishmania en la membrana

plasmática en células CHO. Se debe entonces explorar otras alternativas experimentales que permitan

la sobreexpresión de la proteína en membrana plasmática para asi poder caracterizar la proteína

mediante electrofisiologia en un sistema heterólogo, dado el reto casi imposible que plantea el realizar

registros electrofisiológicos directamente sobre el parásito (por su tamaño y su cubierta de

polisacaridos). Por otra parte, el hecho de haber añadido proteínas fluorescentes en la región C-

terminal de la proteína LbCLC-C puede también incidir en la localización celular pues podría variar la

conformación endógena de la proteína lo cual sería importante si afectara algún dominio que contenga

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secuencias de localización y a anclaje en la membrana. Se ha propuesto por ejemplo que el

acoplamiento de una proteína GFP en el extremo N-terminal de CLC-6 aumenta la probabilidad de

que se exprese en membrana plasmática de ovocitos [47], quizás porque el plegamiento modifique los

mecanismos de anclaje que direccionan a endosomas. Seria pues deseable poder expresar la proteína

LbCLC-C sin unirla a ninguna proteína fluorescente y en su lugar usar anticuerpos específicos para

poder observar su localización.

3.6 Acercamiento al estudio de la proteína en el parásito

Se realizaron un par de pruebas piloto que intentaron relacionar el análisis hecho in silico sobre la

secuencia LbCLC-C con el parásito en su forma promastigote. Con base en el análisis bioinformático,

se decidió utilizar un anticuerpo policlonal dirigido contra CLC-6 de humano (Santacruz).

Previamente se había hecho un protocolo de enriquecimiento de membranas de promastigote de

Leishmania braziliensis, para ser usadas en la técnica de microinyección de membranas en ovocitos de

Xenopus laevis[73]. Esta fracción también debía estar enriquecida de proteínas transmembranales, así

que se dispuso para Western blot (Figura 26).

Figura 26. Western blot de fracción enriquecida de membrana de promastigotes de Leishmania braziliensis con

anticuerpo primario antiCLC6.

El Western blot mostrado en la figura 26 requiere más refinamiento en el sistema de revelado y hacer

110kDa 80kDa

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parte de un experimento más robusto, en el que se incluya extractos de proteínas totales tanto del

parásito como de las células transfectadas y un control en el que se sepa que se va a encontrar la

proteína CLC-6. Sin embargo, es un buen punto de partida pues es una indicativo de que el anticuerpo

CLC-6 reconoce alguna proteína de aproximadamente el peso esperado, que para LbCLC-C

corresponde a 97‚5 kDa. Este no es un dato concluyente, pues en el genoma de Leishmania

braziliensis existen otras tres secuencias anotadas como posibles canales CLC con un peso muy

parecido, y dado que el anticuerpo está hecho para una proteína de humanos, el reconocimiento podría

no ser muy específico.

Con el mismo anticuerpo CLC-6 se realizó un ensayo de inmunofluorescencia sobre

promastigotes de Leishmania braziliensis. Se siguió el proceso de fijación e incubación con

anticuerpos como se mencionó en la metodología, y se obtuvieron imágenes en un microscopio de

epifluorescencia Zeiss (Figura 27).

A.

B.

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C.

Figura 27. Micrografias de luz e inmunofluorescencia de promastigotes. A. Control negativo, parásitos

incubados solo con anticuerpo secundario. B. Parásitos incubados con antiCLC-6 y anti cabra Alexa 546. La

fluorescencia en A y B se hizo en condiciones idénticas (intensidad de la lámpara y tiempo de exposición de la

cámara). C. Aumento de contraste de la micrografía B. Las flechas indican zonas de mayor acumulación de la

proteína.

De la figura 27 se puede concluir que los promastigotes de Leishmania braziliensis expresan una

proteína reconocida por el anticuerpo anti-CLC-6. La fluorescencia nos indica que la localización de

esta proteína es intracelular. Las flechas indican sitios donde la fluorescencia es más intensa, se

observa que la proteína se concentra en puntos itraceulares que podrían corresponder sistemas

membranales. También se observa que se ubica en la región perinuclear. Esta inmunolocalización

concuerda con la localización observada para la proteína LbCLC-C recombinante en células CHO, lo

cual a la luz de todo el análisis hecho durante este trabajo permite decir que muy probablemente sea la

misma proteína. De ser así la proteína LbCLC-C cumpliría la función de transportar Cl- hacia el lumen

de los endosomas tardíos y sacar H+

en contra de la acidificación de este.

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4. Conclusiones

1. La amplificación y posterior secuenciación de un producto de 2655 pb demuestra que el gen

LbCLC-C se transcribe a RNA mensajero en los estados promastigote y amastigote de Leishmania

braziliensis.

2. Los resultados del análisis bioinformático y la conservación del residuo E331 permiten decir que la

secuencia LbCLC-C codificaría para una proteína intercambiador Cl-/H+ tipo CLC.

3. Con base en la micrografías de fluorecencia hechas en el modelo heterologo de células CHO se

concluye que la proteína recombinante LbCLC-C –GFP se localiza a nivel intracelular, probablemente

en RE, aparato de golgi y sistema vesicular. Lo cual implica llevar a cabo otro diseño experimental en

el que se permita la expresión en membrana plasmática para realizar la caracterización

electrofisiológica de la proteína.

.

4. En promastigotes de Leishmania braziliensis hay expresión intracelular de alguna proteína

reconocida por un anticuerpo anti CLC-6 de humanos.

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A. Anexo: Secuenciación de LbCLC-C a partir del vector

pGEM®-T Easy

>Contig-0

GGTATGAGTGCACGGTACGGCACTGCTGGCTCTAGCGGGGTACTTGACACGCCGTCCGCTACCTGCC

GCAGGCGAGAGGCGGACGCAGCGACGGCTGCCTGGTTCTACGAGCTTAGGAGGGAAGTGGAGGAA

GCCGGGGACGTCGCGGTAAATCGTTCTCGAGCGCCACTGTTTGAGAAGGCCCACCGCCCGCACGTGT

TTACCGCAGAGGAGCGACGGCGCATGGATTGCTATGAGAGCATTGATTACGCCGAGGGTCAATCCCT

CGTTCACCGCGTCAGTACTACTCGCCAAAGTCAGACGGACACGCAAGGGTGGCTGCGTCTGGCGATG

TTTATCTTGATCGGCCTCGCCGTTGGCGGCTGGTCCCTTCTGCTGCTTCAGACACTAGACTACCTTGCG

GAGGTGAAGCTGAATGCGGTGCAGGGGGTGGCGCGCAGCCGCAACAGTACTTATTCGCTGTTTAAC

GAGTCTAGCTTCTACATGTCGTCGCTGCGGAGCTCTGGAAACAAGAGCGGTGACGACGGCAGCACTG

CGATAGTGCTGCGCACGATATCGTGGTCAGCGCTGCTACGCGGATGGATGCTGCACACGATGTGGG

GCATGCTGATGGCGCTTCTGTCGTCTCTCTGCTGCCTTGTCATGCCGAGCGCCGCTGGCAGCGGTATC

CCGGATGTTATGGCGTACCTCAACGGCGTCATGTTCCCGCGCATCTTCAACGTTCGGAATCTGGTGAT

CAAGTCGCTCTCGTGCATCCTCGCAGTGAGTGCCGGTTTGCCAGTGGGAATAGAGGGGCCTATGATT

CACATGGGGTCGCTTATTGGAGCCGGTCTCCCCACCGGCCGCAGCCGCTCTCTGAGGTGCAGCGCCA

CTTCCTTCTTTGATCAATTTCGAAATCCGCGCGATGGGCGTGACTTCATCTCCGCCGGCGCCGCTTGTG

GCTTGACGAGCGCCTTTTCGAGCCCTCTGGGCGGGATGTTGTTTGTCATGGAGGAGATGGCGACTCA

TTTCTCTGTACGTTTGGCGTGGCTCGTGTTTCTCTCCTGTCTCTCGTGCATGTGGATCATTCAGTCGTG

CAACTCCTTTCTCTCCGACTGGCATTTCCTCGATCGATCCGCCATGGCATTCGGTAACCTGCGTGAGGC

CTCCATCGCGATGTTCTACATCGACACCGTGCCAGAGAACACGGTCCCCTTGTACACGTACACGTTCA

TTCCTACGGTGACGGTGGCAGTGTTGTCTGGCCTCTTGGCAGTGGCTTACACGATCAGCAGCATCTGC

TTCTCCCGTTGGCGCTCGCGCTACCTCTTCCCCACAGCGCTGTACCGCGTGCTGGAGCCGTGCGTATT

CGCATCTCTCTTTGCCACAGCCTGCTACGTGTTGCCCCTCTTCACACCATGCGTGCCGACCCCACAGCC

GACGCGCGAGAAGAAAGAGGCCCTACACGTGGAGCTCTTCACCGCGTTCTGCGCGCAGCCGGAAAC

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AACCCATCACCCGCTCGCCACCCTCACCATGACTAGCCCTTACAACCTGCTGCGCCTCTTGTTCTCGCG

CCACTCCGCGGGGCTCTTTCCTGCTTGGTCACTTCTCCTGCATCTCTCGATTTACATGGTTGGTTCCAG

CTACGCTGGCGGCATGTTCATCTCCTGCGGCACCGTAATCCCGTCGCTGCTCATCGGCGCTGTCGAGG

GGCGCCTTATCGGGGTTCTCTTTCAGCGCCCGGTGTGGGCGGACGAGGGCGTGGTTGCCCTTATCGG

GGCTGCCGCATACTTTGCCGGCATCTCCCGCCTTACCTTTGCCCTTGTCGTCGTCGTGATGGAGTTGAC

GGCGGATGTGTCGCACATTACGTGTCTCATGCTCGGTATCCTGCTCGCTAAGGGCATCGCGGACAAG

TGCTGCCATTCCTTTTACCATGCCTCGTTGGAGGTGAAGGCAGTCCCCTTCCTTGAGGCCCAGGCGAG

CATGCACCTACTTGACACATACACCGCCCGCGACATCATGACGACCCCGGTTAAAGTACTGGAGACG

ATGGACACGGTTCTGCACGTGCTCGAGGCGCTGACCATGACACGGCACAATGCCTTTCCTGTCGTGC

GAGTCGGTGAGGCGGACCAAACCTACGAGGGCATGATTACGCGCGCACAGCTTCAGCTGCTACTCTG

GGTCGTGTATCTGCGCCAGATAGATGATGTCGCAGAGGTACTCGTCGACAATGAAGGTAATGCCAAT

GACGAGGCAGACAGCGTTGACGGCGCGACCGATGCGCGGAGCGGGTCGGCATCGGAGCAGGCCAG

TTCTGAGAGCCTCATTCAATCCCACGTCACAGCAGCTGACCTGAAACGTGTGCACGAGTTTGTTTTCT

GGAACCGCCTGCCGAGCATTCCCATGATGGAGTACCTGCCACTGTCTACCATTCGCTCGTACATAGAC

CTTCGTCCGTACGTGGACAGCAGCGCACCGTACGTGCAGCAAGGCGTTTGCGTCTCCAGGGCGTACT

ACACCTTTCGCCACTTGGGACTCCGCCACCTGCCGGTGCTTGATCGAAGACAGCAGGTGGCTGGGAT

ACTCACCAGGGTGAGCTTTGTGGGCGACCGACTCATGGAGAAGGTTGGTGCACGAGCCGCTGGCGA

CTTTGTGGACACCGAGTGGAGAAGGA

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B. Anexo: Secuencia LbrM32 V2.3670 tomada de la

base de datos GeneDB

>LbrM32_V2.3670 |||chloride channel protein, putative|Leishmania

braziliensis|chr 32|||Manual

ATGAGTGCAC GGTACGGCAC TGCTGGCTCT AGCGGGGTAC TTGACACGCC GTCCGCTACC

TGCCGCAGGC GAGAGGCGGA CGCAGCGACG GCTGCCTGGT TCTACGAGCT TAGGAGGGAG

GTGGAGGAAG CCGGGGACGC CGCGGTAAAT CGTTCTCGAG CGCCACTGTT TGAGAAGGCC

CACCGCCCGC ACGTGTTTAC CGCAGAGGAG CGACGGCGCA TGGATTGCTA TGAGAGCATT

GATTACGCCG AGGGTCAATC CCTCGTTCAC CGCGTCAGTA CTACTCGCCA AAGTCAGACG

GACACGCAAG GGTGGCTGCG TCTGGCGATG TTTATCTTGA TCGGCCTCGC CGTTGGCGGC

TGGTCCCTTC TGCTGCTTCA GACACTAGAC TACCTTGCGG AGGTGAAGCT GAATGCGGTG

CAGGGGGTGG TGCGCAGCCG CAACAGTACT TATTCGCTGT TTAACGAGTC TAGCTTCTAC

ATGTCGTCGC TGCGGAGCTC TGGAAACAAG AGCGGTGACG ACGGCAGCAC TGCGATAGTG

CTGCGCACGA TATCGTGGTC AGCGCTGCTA CGCGGATGGA TGCTGTACAC GATGTGGGGC

ATGCTGATGG CGCTTCTGTC GTCTCTCTGC TGCCTTGTCA TGCCGAGCGC CGCTGGCAGC

GGTATCCCGG ATGTTATGGC GTACCTCAAC GGCGTCATGT TCCCGCGCAT CTTCAACGTT

CGGAATCTGG TGATCAAGTC GCTCTCGTGC ATCCTCGCAG TGAGTGCCGG TTTGCCAGTG

GGAATAGAGG GGCCTATGAT TCACATGGGG TCGCTTATTG GAGCCGGTCT CCCCACCGGC

CGCAGCCGCT CTCTGAGGTG CAGCGCCACT TCCTTCTTTG ATCAATTTCG AAATCCGCGC

GATGGGCGTG ACTTCATCTC CGCCGGCGCC GCTTGTGGCT TGACGAGCGC CTTTTCGAGC

CCTCTGGGCG GGATGTTGTT TGTCATGGAG GAGATGGCGA CTCATTTCTC TGTACGTTTG

GCGTGGCTCG TGTTTCTCTC CTGTCTCTCG TGCATGTGGA TCATTCAGTC GTGCAACTCC

TTTCTCTCCG GCTGGCATTT CCTCGATCGA TCCGCCATGG CATTCGGTAA CCTGCGTGAG

GCCTCCATCG CGATGTTCTA CATCGACACC GTGCCAGAGA ACACGGTCCC CTTGTACACG

TACACGTTCA TTCCTACGGT GACGGTGGCA GTGTTGTCTG GCCTCTTGGC AGTGGCTTAC

ACGATCAGCA GCATCTGCTT CTCCCGTTGG CGCTCGCGCT ACCTCTTCCC CACAGCGCTG

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TACCGCGTGC TGGAGCCGTG CGTATTCGCA TCTCTCTTTG CCACAGCCTG CTACGTGTTG

CCCCTCTTCA CACCATGCGT GCCGACCCCA CAGCCGACGC GCGAGAAGAA AGAGGCCCTA

CACGTGGAGC TCTTCACCGC GTTCTGCGCG CAGCCGGAAA CAACCCATCA CCCGCTCGCC

ACCCTCACCA TGACTAGCCC TTACAACCTG CTGCGCCTCT TGTTCTCGCG CCACTCCGCG

GGGCTCTTTC CTGCTTGGTC ACTTCTCCTG CATCTCTCGA TTTACATGGT TGGTTCCAGC

TACGCTGGCG GCATGTTCAT CTCCTGCGGC ACCGTAATCC CGTCGCTGCT CATCGGCGCT

GTCGAGGGGC GCCTTATCGG GGTTCTCTTT CAGCGCCCGG TGTGGGCGGA CGAGGGCGTG

GTTGCCCTTA TCGGGGCTGC CGCATACTTT GCCGGCATCT CCCGCCTTAC CTTCGCCCTT

GTCGTCGTCG TGATGGAGTT GACGGCGGAT GTGTCGCACA TTACGTGTCT CATGCTCGGT

ATCCTGCTCG CTAAGGGCAT CGCGGACAAG TGCTGCCATT CCTTTTACCA TGCCTCGTTG

GAGGTGAAGG CAGTCCCCTT CCTTGAGGCC CAGGCGAGCA TGCACCTACT TGACACATAC

ACCGCCCGCG ACATCATGAC GACCCCGGTT AAAGTACTGG AGACGATGGA CACGGTTCTG

CACGTGCTCG AGGCGCTGAC CATGACACGG CACAATGCCT TTCCTGTCGT GCGAGTCGGT

GAGGCGGACC AAACCTACGA GGGCATGATT ACGCGCGCAC AGCTTCAGCT GCTACTCTGG

GTCGTGTATC TGCGCCAGAT AGATGATGTC GCAGAGGTAC TCGTCGACAA TGAAGGTAAT

GCCAATGACG AGGCAGACAG CGTTGACGGC GCGACCGATG CGCGGAGCGG GTCGGCATCG

GAGCAGGCCA GTTCTGAGAG CCTCATTCAA TCCCACGTCA CAGCAGCTGA CCTGAAACGT

GTGCACGAGT TTGTTTTCTG GAACCGCCTG CCGAGCATTC CCATGATGGA GTACCTGCCA

CTGTCTACCA TTCGCTCGTA CATAGACCTT CGTCCGTACG TGGACAGCAG CGCACCGTAC

GTGCAGCAAG GCGTTTGCGT CTCCAGGGCG TACTACACCT TTCGCCACTT GGGACTCCGC

CACCTGCCGG TGCTTGATCG AAGACAGCAG GTGGCTGGGA TACTCACCAG GGTGAGCTTT

GTGGGCGACC GACTCATGGA GAAGGTTGGT GCACGAGCCG CTGGCGACTT TGTGGACACC

GAGTGGAGAA GGTGA

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Bibliografía

[1] Bañuls A-L, Mallorie H, Prugnolle F. Leishmania and the leishmaniases: a parasite genetic update

and advances in taxonomy, epidemiology and pathogenicity in humans. Adv Parasitol. 2007;64:1-109.

[2] Jhingran A, Chatterjee M., Madhubala R. Leishmania. Epidemiological trends and diaFasel N,

editors. Leishmania: after the genome. Caister Academic Press. 2008 ;1-14.

[3] González U, Pinart M, Rengifo-Pardo M, Macaya A, Alvar J, Tweed JA. Interventions for

American cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis. Cochrane Database Syst Rev. 2; 2009.

[4] Alvar J, Yactayo S, Bern C. Leishmaniasis and poverty. Trends Parasitol 2006;22:552-557.

[5] INS. Informe epidemiológico nacional, Instituto Nacional de Salud, Bogotá, Colombia; 2009.

[6] Antoine JC, Prina E, Lang T, Courret N. The biogenesis and properties of the parasitophorous

vacuoles that harbour Leishmania in murine macrophages. Trends Microbiol 1998;6:392-401.

[7] Marchesini N, Docampo R. A plasma membrane P-type H(+)-ATPase regulates intracellular pH in

Leishmania mexicana amazonensis. Mol Biochem Parasitol 2002;119:225-236.

[8] Vieira L, Cabantchik ZI. Bicarbonate ions and pH regulation of Leishmania major promastigotes.

FEBS Lett 1995;361:123-126.

[9] Vieira LL, Cabantchik ZI. Amino acid uptake and intracellular accumulation in Leishmania major

promastigotes are largely determined by an H(+)-pump generated membrane potential. Mol Biochem

Parasitol 1995;75:15-23.

[10] Zilberstein D, Shapira M. The role of pH and temperature in the development of Leishmania

parasites. Annu Rev Microbiol 1994;48:449-470.

[11] Accardi A, Walden M, Nguitragool W, Jayaram H, Williams C, Miller C. Separate ion pathways

in a Cl-/H+ exchanger. J Gen Physiol 2005;126:563-570.

[12] Jentsch TJ, Stein V, Weinreich F, Zdebik AA. Molecular structure and physiological function of

chloride channels. Physiol Rev 2002;82:503-568.

[13] Lagos ML, Moran O, Camacho M. Leishmania amazonensis: Anionic currents expressed in

Page 65: ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE …bdigital.unal.edu.co/12880/1/190400.2013.pdf · Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae,

Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

oocytes upon microinjection of mRNA from the parasite. Exp Parasitol 2007;116:163-170.

[14] Lozano Jiménez Y.Y, Posada ML, Forero ME, Camacho M. El canal de cloruro putativo

LbrM01_V2.0210 de Leishmania genera corrientes de cloruro sensibles a pH y osmolaridad.

Biomédica 2011;31(sup.3):23-205:106.

[15] Herwaldt BL. Leishmaniasis. Lancet 1999;354:1191-1199.

[16] Saravia-Gore, Nichols S. Leishmaniasis: un reto para la salud pública que exige concertación de

voluntades y esfuerzos. Biomédica; 2006;26 (1):8-9.

[17] Sistema de Vigilancia en Salud Pública. Archivo Informes Finales de la vigilancia de eventos de

interés en salud pública por evento. Boletín epidemiológico; Instituto Nacional de Salud Subdirección

de Vigilancia y Control en Salud Pública, 2010.

[18] McConville MJ, Blackwell JM. Developmental changes in the glycosylated phosphatidylinositols

of Leishmania donovani. Characterization of the promastigote and amastigote glycolipids. J Biol

Chem 1991;266:15170-15179.

[19] Burchmore RJ, Rodriguez-Contreras D, McBride K, Merkel P, Barrett MP, Modi G, Sacks D,

Landfear SM. Genetic characterization of glucose transporter function in Leishmania mexicana. Proc

Natl Acad Sci U S A 2003;100:3901- 3906.

[20] Landfear SM. Genetics and biochemistry of Leishmania membrane transporters. Curr Opin

Microbiol 2000;3:417-421.

[21] Lefurgey A, Gannon M, Blum J, Ingram P. Leishmania donovani amastigotes mobilize organic

and inorganic osmolytes during regulatory volume decrease. J Eukaryot Microbiol 2005;52:277-289.

[22] Antoine Jc, Prina E, Jouanne C, Bongrand P. Parasitophorous vacuoles of Leishmania

amazonensis-infected macrophages maintain an acidic pH. Infect Immun. 1990;58(3):779 87.

[23] Glaser TA, Baatz JE, Kreishman GP, Mukkada AJ. PH homeostasis in Leishmania donovani

amastigotes and promastigotes. Proc Natl Acad Sci U S A 1988;85:7602-7606.

[24] Lamb FS, Moreland JG, Miller FJ Jr. Electrophysiology of reactive oxygen production in

signaling endosomes. Antioxid Redox Signal. 2009;11(6):1335-47.

[25] Steinberg BE, Huynh KK, Brodovitch A, Jabs S, Stauber T, Jentsch TJ, Grinstein S. A cation

counterflux supports lysosomal acidification. J Cell Biol. 2010;189(7):1171-86.

Page 66: ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE …bdigital.unal.edu.co/12880/1/190400.2013.pdf · Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae,

Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

[26] Bakker-Grunwald T. Ion transport in parasitic protozoa. J Exp Biol 1992;172:311-322.

[27] Zilberstein D, Dwyer DM. Protonmotive force-driven active transport of Dglucose and L-proline

in the protozoan parasite Leishmania donovani. Proc Natl Acad Sci U S A 1985;82:1716-1720.

[28] Zilberstein D, Philosoph H, Gepstein A. Maintenance of cytoplasmic pH and proton motive force

in promastigotes of Leishmania donovani. Mol Biochem Parasitol 1989;36:109-117.

[29] Lefurgey A, Ingram P, Blum JJ. Compartmental responses to acute osmotic stress in Leishmania

major result in rapid loss of Na+ and Cl-. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 2001;128:385-

394.

[30] Vieira LL, Lafuente E, Blum J, Cabantchik ZI. Modulation of the swelling activated amino acid

channel of Leishmania major promastigotes by protein kinases. Mol Biochem Parasitol 1997;90:449-

461.

[31] Vieira LL, Lafuente E, Gamarro F, Cabantchik Z. An amino acid cannel activated by

hypotonically induced swelling of Leishmania major promastigotes. Biochem J 1996;319 ( Pt 3):691-

697.

[32] DiFranco M, Villarroel A, Ponte-Sucre A, Quinonez M, Drujan D, Dagger F. Incorporation of ion

channels from the plasma membrane of Leishmania mexicana into planar bilayers. Acta Cient Venez

1995;46:206-207.

[33] Hille B. Ion channels of excitable membranes. Third edition. Sinauer Associates; 2001.

[34] Sarti-Jackson I, Sieghart W. Assembly of GABA(A) receptors. Mol Memb Biol. 2008 4:302-10.

[35] Hollestein C, Frei DC, Locher K. Protein structure of an ABC transporter in complex with its

binding. Nature. 2007;446(7132):213-216.

[36] Jentsch TJ, Friedrich T, Schriever A, Yamada H. The CLC chloride channel family. Pflugers

Arch. 1999;437 (6):783-95.

[37] Chen TY. Structure and function of clc channels. Annu Rev Physiol. 2005;67:809-839.

[38] Accardi A, Miller C. Secondary active transport mediated by a prokaryotic homologue of ClC Cl-

channels. Nature. 2004;427(6977):795-7.

[39] Gadsby DC. Ion transport: spot the difference. Nature. 2004. 427: 795-797

[40] Pusch M, Zifarelli G, Murgia AR, Picollo A, Babini E. Channel or transporter? The CLC saga

Page 67: ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE …bdigital.unal.edu.co/12880/1/190400.2013.pdf · Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae,

Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

continues. Exp Physiol. 2006;91(1):149-52.

[41] Scheel O, Zdebik AA, Lourdel S, Jentsch TJ. Voltage-dependent electrogenic chloride/proton

exchange by endosomal CLC proteins. Nature 2005;436(7049):424-427.

[42] Novarino G, Weinert S, Rickheit G, Jentsch TJ. Endosomal chloride-proton exchange rather than

chloride conductance is crucial for renal endocytosis. Science. 2010;328(5984):1398-401.

[43] Miller C. Open-state substructure of single chloride channels from Torpedo electroplax. Philos

Trans R Soc Lond B Biol Sci 1982;299:401-411.

[44] Dutzler R, Campbell EB, Cadene M, Chait BT, Mackinnon R. X-ray structure of a ClC chloride

channel at 3.0 A reveals the molecular basis of anion selectivity. Nature. 2002;415:287-294.

[45] Dutzler R, Campbell EB, MacKinnon R. Gating the selectivity filter in ClC chloride channels.

Science 2003;300:108-112.

[46] Miller C, Nguitragool W. A provisional transport mechanism for a chloride channel-type Cl-/H+

exchanger. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2009;364:175-180.

[47] Neagoe I, Stauber T, Fidzinski P, Bergsdorf, E, Jentsch, T. The Late Endosomal ClC-6 Mediates

Proton/Chloride Countertransport in Heterologous Plasma Membrane Expression. JBC.

2010;21689-21697.

[48] Niño, A., Camacho, M. Leishmania (Viannia) braziliensis growth in vitro culture relies more on

folic acid availability than Leihsmania (Leishmania) amazonensis. Memorias Instituto Oswaldo Cruz.

2005; 100, 309–310.

[49] Simms D, Cizdziel P: TRIzol™. A new reagent for optimal single-step isolation of RNA. Focus

1993;15:99-102.

[50] Peacock C, Seegeri K, Harris D, Murphy L, Ruiz J, Quail M, et al. Comparative genomic analysis

of three Leishmania species that cause diverse human disease. NATURE GENETICS. 2007; 39(7):

839-847.

[51] Hall AT. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for

Windows 95/98/NT. Nucleic acids symposium series No 41 1999;95-98.

[52] Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, Jeanmougin F, Higgins DG. The CLUSTAL_X windows

interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic

Page 68: ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE …bdigital.unal.edu.co/12880/1/190400.2013.pdf · Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae,

Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

Acids Res 1997;25:4876-4882.

[53] Claros MG, von HG: TopPred II: an improved software for membrane protein structure

predictions. Comput Appl Biosci 1994;10:685-686.

[54] Horton P, Park KJ, Obayashi T, Fujita N, Harada H, Adams-Collier CJ, Nakai K. WoLF PSORT:

protein localization predictor. Nucleic Acids Res 2007;35:W585-W587.

[55] Kelley LA, Sternberg MJ. Protein structure prediction on the Web: a case study using the Phyre

server. Nat Protoc 2009;4:363-371.

[56] Martinez R, Wang Y, Benaim G, Benchimol M, De Souza W, Scott D, Docampo R. A proton

pumping pyrophosphatase in the Golgi apparatus and plasma membrane vesicles of Trypanosoma

cruzi. Molecular & Biochemical Parasitology 2002; 120: 205-/213.

[57] Walker JM. The Protein Protocols Handbook. ed Second edition, New Jersey, 2002.

[58] Zilberstein D, Dwyer DM: Identification of a surface membrane protontranslocating ATPase in

promastigotes of the parasitic protozoan Leishmania donovani. Biochem J 1988;256:13-21.

[59] Zilberstein D, Gepstein A: Regulation of L-proline transport in Leishmania donovani by

extracellular pH. Mol Biochem Parasitol 1993;61:197-205.

[60] Garzón C, Stuhmer W, Camacho M Corrientes aniónicas de Leishmania expresadas en ovocitos

de Xenopus laevis luego de la inyección de mRNA. Biomédica. 2009;29(S)177-178.

[61] Kozak Marilyn: Structural Features in Eukaryotic mRNAs That Modulate the Initiation of

Translation. The Journal of Biological Chemistry 1995;266:19867-19870

[62] Brodin TN, Heath S, Sacks DL: Genes selectively expressed in the infectious (metacyclic) stage

of Leishmania major promastigotes encode a potential basic-zipper structural motif. Mol Biochem

Parasitol 1992;52:241-250.

[63] Chaves, H, Villalba, C, Lagos, L, Vargas, R, Martínez Witttinghan, F, Camacho M. Expresión de

canales de potasio voltaje dependientes enovocitos de xenopus laevis(amphibia).Voltage gated

potassium channels expressed in Xenopus laevis(AMPHIBIA) oocytes. Acta Biológica Colombiana,

2003.

[64] Markovich D, Regeer, R. Expression of membrane transporters in cane toad bufo

marinus oocytes. The Journal of Experimental Biology 1999; 2217–2223.

Page 69: ESTUDIO FUNCIONAL DE UN CANAL DE CLORURO DE …bdigital.unal.edu.co/12880/1/190400.2013.pdf · Leishmania es un género de organismos unicelulares de la familia Trypanosomatidae,

Estudio Funcional de un Canal de Cloruro de Leishmania

[65] Stauber T, Jentsch TJ. Sorting Motifs of the Endosomal/Lysosomal CLC Chloride Transporters. J

Biol Chem 2010; 34537–34548.

[66] Ignoul S, Simaels J, Hermans D, Annaert W, Eggermont J. Human ClC-6 Is a Late Endosomal

Glycoprotein that Associates with Detergent-Resistant Lipid Domains. PLoS ONE 2007; e474.

[67] Buyse G, Voets T, Tytgat J, De Greef C, Droogmans G, Nilius B, Eggermont J. Expression of

Human pICln and ClC-6 in Xenopus Oocytes Induces an Identical Endogenous Chloride

Conductance. The Journal of biological chemistry Vol 272, N°6 1997;3615–3621.

[68] Reconstitution of functional voltage-gated chloride channels from complementary fragments of

CLC-1. Schmidt-Rose T, Jentsch TJ. J Biol Chem. 1997 Aug 15;272(33):20515-21.

[69] Lovell SC, Davis IW, Arendall WB, III, de Bakker PI, Word JM, Prisant MG, Richardson JS,

Richardson DC: Structure validation by Calpha geometry: phi,psi and Cbeta deviation. Proteins

2003;50:437-450.

[70] Miller C. ClC chloride channels viewed through a transporter lens. Nature. 2006; 440:484-489.

[71] Stockbridge RB, Lim HH, Otten R, Williams C, Shane T, Weinberg Z, Miller C. Fluoride

resistance and transport by riboswitch-controlled CLC antiporters. Proc Natl Acad Sci U S A.

2012;109(38):15289-94.

[72] Poët M, Kornak U, Schweizer M., Zdebik A. A, Scheel O, Hoelter S,, Wurst W, Schmitt A,

Fuhrmann J. C, Planells-Cases R, Mole S. E, Hübner C. A, Jentsch T. J. Lysosomal storage disease

upon disruption of the neuronal chloride transport protein ClC-6. Proc. Natl 2006;13854–13859.

[73] Miledi R, Dueñas Z, Martinez Torres A, Kawas C.H, Eusebi F. Microtransplantation of functional

receptors and channels from the Alzheimer’s brain to frog oocytes. PNAS 2004; 1760–1763.