GLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS PARÁSITOS

GLICOCOBIOLOGÍGLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS A DE HELMINTOS

PARÁSITOSPARÁSITOS

FUNCIONES GENERALES:FUNCIONES GENERALES:• estructurales estructurales • interacción con otras interacción con otras moléculas (proteínas moléculas (proteínas receptoras / lectinas)receptoras / lectinas)• protecciónprotección• estabilizaciónestabilización

CARBOHIDRATOS

GLICOCONJUGADOSGLICOCONJUGADOSCompuestos en los cuales uno o más monosacáridos o unidades oligosacarídicas se unen covalentemente a un esqueleto no glucídico: proteínas o lípidos

• alta capacidad de generar alta capacidad de generar diversidad estructuraldiversidad estructural

A. GLICOPROTEÍNASUnidades oligosacarídicas se unen vía enlaces de tipo N- u O- a un esqueleto polipeptídico, durante el tráfico por el RER y el aparato de Golgi

N - glicanos producidos por todas las células eucariotas se unen a través de GlcNAc al NH2 de una Asn los oligosacáridos se transfieren como un bloque preformado secuencia consenso Asn-X-Thr/Ser

Glicoproteínas de 3 tipos:

• ricas en Man• complejas

• híbridas

que comparten un núcleo común

O - glicanos producidos por todas las células eucariotas en general se unen a través de GalNAc al OH de una Thr o Ser biosíntesis en el aparato de Golgi por adición secuencial de los monosacáridos no hay secuencias consenso/regiones ricas en Pro 7 núcleos distintos

B. GLICOLÍPIDOSUnidad básica: un monosacárido se une a una unidad de ceramida compuesta por una base de cadena larga y un ácido graso. La unidad básica luego se extiende por la adición de otros monosacáridos

C. ANCLAS DE GLICOFOSFOLÍPIDOS

D. PROTEOGLICANOS Y GLICOSAMINOGLICANOS

Figure 11.1. The large cartilage CS proteoglycan (aggrecan) forms an aggregate using hyaluronic acid as a scaffold and link protein to stabilize the complex. In addition, cartilage matrix contains collagen (not shown) and various glycoproteins (partially filled circles). (Reprinted, with permission, from [7] Rodén 1980.)

Figure 11.2. Glycosaminoglycans consist of repeating disaccharide units. HA lacks any sulfate groups, but the rest of the GAGs contain sulfates at various positions. As described in the text, considerable variations occur in the positions of sulfation and IdoA.

GLICOCONJUGADOS EN LA GLICOCONJUGADOS EN LA RELACIÓN HUÉSPED - PARÁSITORELACIÓN HUÉSPED - PARÁSITO productos parasitarios de E/S o superficiales

muchas veces constituidos por glicanos Inusuales en posiciones terminalesCon modificaciones específicasCon funciones específicas

Implicados en: interacción con el huésped evasión del sistema inmune (mimetismo/modulación)

sistema inmune innato – reconocimiento de PMAPs sistema inmune adaptativo – respuestas T-independientes que no inducen maduración de la respuesta (cambio de isotipo de Ac, aumento de la afinidad), ni generan memoria

SchistosomaSchistosoma mansonimansoni

GLICOCONJUGADOS EN TREMATODOSGLICOCONJUGADOS EN TREMATODOS Schistosoma mansoniSchistosoma mansoni

Numerosos carbohidratos antigénicos: Glicocalix en las cercariasGlicoconjugados en los huevosGlicoproteínas en la membrana y productos de E/S del intestino del adultoGlicoproteínas en el tegumento del esporoquiste

Altamente inmunogénicos Con propiedades inmunomoduladoras Importantes en la progresión y patogénesis de la enfermedad

Estadio específicos o presentes durante todo el ciclo de vida

GalNAc1-4GlcNAc1-2Man1-6


Man1-4GlcNAc1-4GlcNAc1-Asn

Fuc1-6Antígeno LDN




Fuc1-6Antígeno LDNF

Fuc1-3

Fuc1-3

N- glicanos (adultos y esquistosómula)

Estructuras inusuales: glicanos tipo complejo sin ácido siálico, Gal unida en forma , alta cantidad de Fuc terminal, GalNAc terminal unida en forma (diferencias en disposición de glicosiltransferasas y glicosidasas ??) motivos lacdiNAc y derivados fucosilados (LDNF) en estructuras bi-, tri-, y tetra-antenarias

N- glicanos tri- y tetra- antenarios altamente ramificados, con altas cantidades de Gal, cadenas poli-lactosaminas , poli-fucosiladas, que presentan además los antígenos Lewis X (Lex) y Lex extendido

Antígeno Lex Antígeno Lex- extendido

Fuc1-3

(3Gal1-4GlcNAc1-)n

Fuc1-3

3Gal1-4GlcNAc1-6

Gal1-4GlcNAc1-2Man1-6

Gal1-4GlcNAc1-2Man1-3

Fuc1-3

Gal1-4GlcNAc1-

Fuc1-6


cadenas poli-lactosaminas fucosiladas - en cél animales interaccionan con leucocitos -- En S. mansoni: evasión, alteración o interferencia con la respuesta inmune ?????

Antígeno Lewis X interacciones celulares

interacción huésped-parásito

el determinante Lex en estructuras secretadas: evasión

el determinante Lex como receptor de selectinas del huésped, favorecería la ADCC

los oligosacáridos que presentan Lex inducen a los LB a producir altas cantidades de IL-10inmunomodulación a

respuesta Th2

O- glicanos (esquistosómula y adulto) secretados o asociados a la membrana

O-glicosilación simple semejante a mamíferos - GalNAc-Ser/Thr o Gal-GalNAC-Ser/Thr (antígenos Tn y T) Potencialmente antigénicas

GlcA1-3 GlcA1-3

GalNAc1-6[GalNAc1-6]n>4 GalNAc1-6R

O- glicanos (huevos, esquistosómula, cercaria y adulto) antígeno catódico circulante (CCA) y antígeno anódico circulante (CAA)CAA (30% CH) - tipo glucosaminoglicano (GalNAc-Ác. Glucurónico)

CCA (80% CH) - núcleo tipo 2 y presenta antígenos Lex y Lex extendidoAntígeno Lex Antígeno Lex- extendido

Fuc1-3

(3Gal1-4GlcNAc1-)n

Fuc1-3

3Gal1-4GlcNAc1-6

RGal1-3

Fuc1-3

Gal1-4GlcNAc1-

GalNAc1-Ser/Thr

GalNAc1-Ser/Thr

[GalNAc1-4GlcNAc 1-3Gal n=1-4 3GalNAc1-4GlcNAc1-6

Fuc1-2

Fuc 1-3

Fuc1-2

Fuc1-2

Fuc 1-3

[GalNAc1-4GlcNAc 1-Ga3l n=1-4 3GalNAc1-4GlcNAc1-4Gal1-3

Fuc1-3

Fuc 1-2

Fuc1-3

Fuc1-2

Fuc 1-2

Fuc 1-3

O- glicoproteínas en el glicocalix de las cercarias - altamente fucosiladas, presentan múltiples copias de lacdiNAc (GalNAc1-4GlcNAc), Gal -ligada

Los motivos multifucosilados serían responsables de la acción moduladora del sistema inmune

GalNAc1-[4GlcNAc1-] n =1 a 3 4GlcNAc1-3GalNAc1-4Glc1-ceramida

Fuc1-2

Fuc 1-3

Fuc1-2

Fuc 1-3

Fuc1-2

Fuc 1-3

GLICOLÍPIDOS en adulto, huevos y cercarias altamente inmunogénicos

glicoesfingolípido novedoso precursor similar a vertebrados modificado por la adición de un residuo de 1-4GalNAc

núcleo schisto: GalNAc1-4Glc1-ceramida

luego extensivamente modificado en los glicolípidos de los huevos con motivos repetidos de GlcNAc y múltiples Fuc

LacdiNAc- and LacNAc-containing glycans induce granulomas in an in vivo model for schistosome egg-induced hepatic granuloma formation

Fig. 1. Implantation of uncoated or antigen-coated beads in the murineliver, 16 days after injection. (A) Unloaded beads yield only a minorforeign body reaction consisting of a few macrophages. (B and C) Periparticular granulomatous inflammation with macrophages, lymphocytes, and numerous eosinophilic granulocytes: only LacdiNAc- (B) and asialofetuin- (C) beads induce granuloma formation (scale bar = 100 μm).

Echinococcus granulosusEchinococcus granulosus

GLICOCONJUGADOS EN CESTODOSGLICOCONJUGADOS EN CESTODOS Echinococcus granulosusEchinococcus granulosus

Los carbohidratos son componentes muy importantes en este cestodo

En protoescolex (PS), fluido hidático y capa laminar del quiste: Gal, GalNAc y GlcNAc principalmente

En el adulto: Man/Glc en tegumento y parénquimaGlcNAc/Ác. Siálico y Gal-GalNAc en sistema reproductor Gal en tegumento Altamente inmunogénicos

La O-glicosilación aberrante es una característica asociada con la transformación maligna de las células Aparecen determinantes antigénicos:

Antígeno Tn (GalNAc-O-Ser/Thr) Antígeno T (Gal - GalNAc-O-Ser/Thr) Sialil Tn En E. granulosus se ha detectado la presencia de

estos antígenos, tanto en el estadio adulto como en los protoescolexRecientemente se ha observado también en otros helmintos: F. hepatica, T. hydatigena, N. brasiliensis, T. canis, M. corti.

Función en la relación con el huésped ???

O- glicosilación simple

Trichinella spiralisTrichinella spiralis

GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Trichinella spiralisTrichinella spiralis

productos de E/S sintetizados y empaquetados en el esticosoma de L1 en la superficie cuticular aparecen epitopes compartidos con los productos de E/S

en el intestino, participarían en el proceso de invasión y establecimiento del parásito en su nicho

Familia de glicoproteínas TSL-1

Glicoproteínas TSL-1 epitope inmunodominante presente en forma de glicano, con un azúcar terminal inusual: tivelosa (3,6-dideoxy-D-arabinohexosa) alto contenido en Fuc terminal

Glicanos con Tyv:- Inmunodominantes, grandes y homogéneos- Estructuras ligadas a N-, tri- y tetra-antenarias- Con motivos lacdiNAc (GalNAc1-4GlcNAc) terminados en Tyv- Mayoría de antenas fucosiladas en GlcNAc

Las glicoproteínas con Tyv estarían en posición estratégica para mediar la interacción específica con las células- Ac anti-Tyv presentan función protectora -

Expulsión rápida - efectos inhibitorios sobre la L1

- impiden colonización del epitelio- movilidad comprometida - mucus intestinal- las alojadas en el epitelio son desplazadas o inmovilizadas- interfieren en el desarrollo de la L1

Toxocara canisToxocara canis

GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS Toxocara canisToxocara canis

gran capacidad de soportar y evadir el sistema inmune Glicoproteínas TES (T. canis excreted/secreted products)- más de 50 macromoléculas distintas- mayoría altamente glicosiladas

estructuras inusuales principalmente O-glicosilación 2-O-Me-Fuc(1-2)4-O-Me-Gal(1-3)-

GalNAc 2-O-Me-Fuc(1-2)-Gal(1-3)-GalNAc principalmente mucinas,

lectinas de tipo C y proteínas de unión a fosfatidiletanolamina

LECTINAS: como forma de evasión de la respuesta inmuneTES-32

producto de E/S más abundante también presente en la cutícula homólogo a lectinas de tipo C de mamíferos especificidad por Man y GalNAc

competidor soluble de las selectinas ?? Modulador de la respuesta inmune??

TES-70 producto relativamente abundante también lectina de tipo C se une a proteínas del huésped específicas (no identificadas)

MUCINAS: glicocalix rico en CH (cubierta de superficie) evasión del sistema inmuneTES-120

familia de mucinas muy abundantes diferencias en modificaciones post-traduccionales ancladas a la membrana a través de TES-32 desviación del sistema inmune ?? Bloqueo de extravasación de células, activación, e inflamación mimetismo o enmascaramiento de Ag ??

TES-400 - no se encuentra en la sup. de la larva y contiene principalmente CH. Análogo a proteoglicanos de mamíferos

FiliariasFiliarias

GLICOCONJUGADOS EN NEMATODOSGLICOCONJUGADOS EN NEMATODOS FilariasFilarias

Presentan fosforilcolina (PC) asociada covalentemente a glicoproteínas y glicolípidos secretadosFunción inmunomoduladora-Inhibición de la proliferación de linfocitos-Cambios en la secreción de CQ ( IFN, IL-10 e IgG4)

En las glicoproteínas la PC se une a N-glicanos con estructuras conservadas entre las filarias

LB expresan un receptor (no Ig) para ES-62a concentración – activación policlonala concentración – inhibición de la proliferación

ES-62

Principal glicoproteína asociada a PC secretada por el estadio adulto de Acanthocheilonema viteae

Interacción ES-62: receptor – señalización intracelular

fosforilación de proteínasactivación de tirosin quinasasinactivación de protein quinasa C

FIGURE 4. ES-62 administration significantly reduced articular inflammation and destruction. At day 14, arthritic paws from the therapeutic study were removed and stained with H&E (A and B) or toluidine blue (C and D). A and C, Profound infiltration, cartilage surface erosion, and loss of proteoglycan was observed in PBS control as indicated by the arrowheads, whereas treatment with ES-62 exhibited significantly reduced histological evidence of destruction (B and D). E, Histological appearanceswere scored for the presence of synovial bone erosion, hyperplasia, and cellular infiltration in ES-62 ()- or PBS (f)-treated paws. , p 0.05 vs PBS control (Mann-Whitney U test). Data are means SEM (n 10/group). Original magnification: A and B, 25; C and D, 50

A novel therapeutic approach targeting articular inflammation usin the filarial nematode derived phosporylcholine-containing glycoprotein ES-62

Los glicoconjugados tienen una función relevante en la relación de un parásito con

su huésped

Implicados principalmente en eventos de:

reconocimiento e invasión del huésped

modulación y evasión de la respuesta inmune

ANTÍGENOS CARBOHIDRATOS ANTÍGENOS CARBOHIDRATOS DE DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA

GalNAc TnTn

GalNAc-Gal

TTFF

GalNAc-Ac. Siálico

SialSialiil-Tnl-Tn

INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS ANTÍGENOS INTERÉS BIOLÓGICO DE LOS ANTÍGENOS DE DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA

Marcadores de “pan-carcinomas”Marcadores de “pan-carcinomas”

Expresión muy débil o nula en los tejidos normales Expresión muy débil o nula en los tejidos normales

respectivosrespectivos

Participan en procesos de adhesión de las células Participan en procesos de adhesión de las células

cancerosascancerosas

Constituyen blancos terapéuticosConstituyen blancos terapéuticos

TIPOS DE “CORE” DE LOS TIPOS DE “CORE” DE LOS OO-GLICANOS-GLICANOS

GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser Thr/SerThr/Ser

Core 3Core 3

GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3

Core 1Core 1

GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser GalGal1-31-3 Core 2Core 2

GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser

GalGal1-31-3

Core 4Core 4Core 6Core 6

Core 5Core 5

Core 7Core 7

Core 8Core 8 Sialil-TSialil-T

GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3


GalNAcGalNAc1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser


GalGal1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser

NeuAcNeuAc2-3 2-3 GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser

GalGal1-31-3

LOS EPITOPES DEL “CORE” DE LOS EPITOPES DEL “CORE” DE OO-GLICANOS Y CANCER-GLICANOS Y CANCER

GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser GalGal1-31-3

GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser Thr/SerThr/Ser

Antígeno T - Core 1Antígeno T - Core 1Antígeno TnAntígeno Tn


GalGal1-31-3 Core 2Core 2

GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3

Core 3Core 3

GlcNAcGlcNAc1-6 1-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser GlcNAcGlcNAc1-31-3

Antíeno Tk - Core 4Antíeno Tk - Core 4


Core 6Core 6


Core 5Core 5


Core 7Core 7

GalGal1-3 1-3 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser

Core 8Core 8

NeuAcNeuAc2-3 2-3 GalNAc-Thr/Ser GalNAc-Thr/Ser

GalGal1-31-3 Antígeno Sialil-TAntígeno Sialil-T

NeuAcNeuAc2-6 2-6 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser

Antígeno Sialil-TnAntígeno Sialil-Tn

¿POR QUÉ SE EXPRESAN LOS ANTÍGENOS DE ¿POR QUÉ SE EXPRESAN LOS ANTÍGENOS DE OO-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA?-GLICOSILACIÓN INCOMPLETA?

¿POR QUÉ ESTOS ANTÍGENOS ¿POR QUÉ ESTOS ANTÍGENOS PODRÍAN FAVORECER EL PODRÍAN FAVORECER EL DESARROLLO DE METÁSTASIS?DESARROLLO DE METÁSTASIS?

TFTF galectina-3galectina-3

TnTn células endotelialescélulas endotelialesmacrófagosmacrófagos

Sialil-TnSialil-Tn Siglec-6Siglec-6

Ellos interactúan con lectinas que favorecen Ellos interactúan con lectinas que favorecen diferentes tipos de adhesióndiferentes tipos de adhesión

020406080

100120140160

Tn A

ntig

en (U

/mg)

PSA WSA E/S MCF-7

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

3 7,5 15Tn antigen (mg/ml)

Abs

405

nm Tnsialyl-Tn

Coexpresión de sTn en gpTnCoexpresión de sTn en gpTn

Antígeno TnAntígeno Tn

PROTOESCOLEX PROTOESCOLEX ADULTOS ADULTOS

Antígeno sialil-TnAntígeno sialil-Tn

PROTOESCOLEX PROTOESCOLEX ADULTOS ADULTOS

ANTÍGENOS Tn Y STn EN ANTÍGENOS Tn Y STn EN Echinococcus granulosusEchinococcus granulosus

EVALUACIÓN DE Tn Y DE STn EN EVALUACIÓN DE Tn Y DE STn EN Fasciola hepaticaFasciola hepatica

80 m

Antígeno TnAntígeno Tn

050

100

150200250

300350400450

Tn A

ntig

en (A

U/m

g)

.

Som DOC E/STotal fractions 0,6 N PCA soluble fractions

205205

116116

97.497.4

66664545

2929

40 m 40 m

Antígeno sialil-TnAntígeno sialil-Tn

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Sial

yl-T

n An

tigen

(AU/

mg)

Som DOC E/S

Total frac tions 0,6 N PCA soluble fractions

205205

116116

97.497.4

6666

45452929

Evaluación del antígeno Tn

- plathelmintos cestodes - plathelmintos

trematodes - nemathelmintos

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

UA/

mg

prot

Adult E.g so

m

Adult E.g so

m

Larvae

M.c som

Larvae

M.c som

Adult T. h

E/S

Adult T. h

E/S

L3 N. b

som

L3 N. b

som

L4 N. b

som

L4 N. b

som

Adult T. c

E/S

Adult T. c

E/S

Adult F. h

som

Adult F. h

som

¿EL ANTIGENO Tn SE EXPRESA TAMBIÉN ¿EL ANTIGENO Tn SE EXPRESA TAMBIÉN EN OTROS PARÁSITOS HELMINTOS?EN OTROS PARÁSITOS HELMINTOS?

LA EXPRESIÓN DE ANTÍGENOS DE LA EXPRESIÓN DE ANTÍGENOS DE OO-GLICOSILACIÓN -GLICOSILACIÓN SIMPLE ES UN FENÓMENO GENERALIZADO EN SIMPLE ES UN FENÓMENO GENERALIZADO EN PARÁSITOS HELMINTOSPARÁSITOS HELMINTOS

ppGalNAc-Transferasas (T1-T14)

O

HO

HO

OH

AcHNO UDP

NH

O

OR

X X

OH

UDP

OHO

HO

OH

AcHNO

NH

O

OR

X X

PRIMER PASO EN LA O-GLICOSILACIÓN: PRIMER PASO EN LA O-GLICOSILACIÓN: SÍNTESIS DEL ANTÍGENO TnSÍNTESIS DEL ANTÍGENO Tn

Determinan el número y la posición de las cadenas Determinan el número y la posición de las cadenas OO-sacaridicas en una proteína-sacaridicas en una proteína

Cada isoforma presenta una especificidad particular por el Cada isoforma presenta una especificidad particular por el sustratosustrato

La La OO-glicosilación -glicosilación in vivoin vivo de una proteína requiere la de una proteína requiere la expresión coordinada de los sustratos polipeptídicos y de las expresión coordinada de los sustratos polipeptídicos y de las ppGalNAc-TsppGalNAc-Ts

LAS ppGalNAc-TsLAS ppGalNAc-Ts

Echinococcus granulosus (cestode)

Evaluación en Fasciola hepatica (trematode digenea)

Toxocara canis (nematode)

0 10 20 30 400

10

20

30

40

50

60

70

80 E. granulosus F. hepatica T. canis

pmol

/mg.

h

dOSM (ug)

1

2

3

0 200 400 600 800 1000Relative amounts of transferred GalNAc (%)

T. canis F. hepatica E. granulosus HT-29 MCF-7MUC5B

VLTTTATTPTA

MUC2

PTTTPITTTTTV

MUC1HGVTSAPDTRP

¿ACTIVIDAD ppGalNAc-T EN PARÁSITOS ¿ACTIVIDAD ppGalNAc-T EN PARÁSITOS HELMINTOS?HELMINTOS?

Documents

GLICOCOBIOLOGÍA DE HELMINTOS PARÁSITOS