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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
CIÊNCIAS BIOLÓGICAS (BIOFÍSICA) (31001017012P6)
Investigação morfofuncional da placa de adesão e do complexo do vacúolo contrátil em Trypanosoma cruzi
INGRID AUGUSTO
TESE
24/01/2023

O Trypanosoma cruzi é um protozoário parasita e agente etiológico da doença de Chagas. Durante seu ciclo biológico o T. cruzi fica exposto a diferentes ambientes com variações na concentração de íons e osmólitos que resultam em diversos eventos de estresse osmótico. Assim, mecanismos de controle do volume celular são importantes para sobrevivência e o sucesso infectivo do parasito. O sistema de regulação osmótica do T. cruzi inclui os acidocalcissomos, organelas acídicas, ricas em íons e polifosfatos; e o complexo do vacúolo contrátil (CVC), estrutura organizada em vesículas e túbulos, responsável pela captação e efluxo da água intracelular. O processo de saída da água acumulada no CVC se dá pela bolsa flagelar por mecanismo ainda não completamente elucidado. Estudos anteriores sugerem a presença de uma placa de adesão entre CVC e bolsa flagelar que atuaria como local de saída da água, porém sua dinâmica de funcionamento e a identidade molecular permanecem desconhecidas. Este trabalho teve por objetivos estudar a ultraestrutura da placa de adesão em T. cruzi, sua dinâmica estrutural e função junto ao CVC durante o ciclo de pulsação e investigar a identidade molecular deste novo domínio. Foram utilizados mutantes epimastigotas superexpressando TcPDEC2 e TcVps34 e o nocaute para TcMscS que apresentam diferentes respostas ao estresse osmótico. Para análises ultraestruturais, as amostras foram processadas por técnicas de congelamento por alta pressão seguido de substituição a frio ou por congelamento por imersão. O material foi visualizado por métodos avançados de microscopia eletrônica tridimensional e criomicroscopia. As análises para investigação molecular do sistema de regulação osmótica e placa de adesão se deram pela marcação endógena e o nocaute por CRISPR/Cas9 dos genes das proteínas candidatas AP180, Disgorgina e Sec6. Os resultados mostram alta dinâmica estrutural da placa de adesão junto ao CVC durante o ciclo de pulsação do vacúolo e a divisão celular. Foram observados pela primeira vez poros de fusão entre o vacúolo central e a bolsa flagelar no domínio da placa de adesão. Também foram encontradas evidências da participação dos canais mecanosensitivos TcMscS no processo de efluxo do CVC. Além disso este trabalho traz evidências da participação das proteínas AP180, Sec6 e Disgorgina no sistema de regulação osmótica, assim como do potencial da criomicroscopia e criotomografia in situ para o estudo morfofuncional do T. cruzi. A placa de adesão revela-se como um novo micro domínio compartilhado entre a bolsa flagelar e o CVC, com participação no mecanismo de efluxo na regulação osmótica e potencial função na biogênese do CVC no T. cruzi.

Trypanosoma cruzi;complexo do vacúolo contrátil;placa de adesão;regulação osmótica;poro de fusão;criomicroscopia
Trypanosoma cruzi is a protozoan parasite and etiological agent of Chagas disease. During its biological cycle, T. cruzi is exposed to different environments, with variations in the concentrations of ions and osmolytes that result in several events of osmotic stress. Thus, cell volume control mechanisms are important for the survival and infective success of the parasite. The osmotic regulation system in T. cruzi includes acidocalcisomes; acidic organelles rich in calcium, polyphosphates, and other cations; and the contractile vacuole complex (CVC), a structure organized into vesicles and tubules responsible for the uptake and efflux of intracellular water. The process of exiting accumulated water from the CVC occurs through the flagellar pocket via a mechanism that has not yet been fully elucidated. Previous studies have suggested the presence of an adhesion plaque between the CVC and flagellar pocket, which acts as a site for water to exit, but its functional dynamics and molecular identity remain unknown. This study aimed to investigate the ultrastructure of the adhesion plaque in T. cruzi, its structural dynamics and function during the CVC pulsation cycle, and its molecular identity. Epimastigote mutants superexpressing TcrPDEC2 and TcVps34, and knockout to TcMscS, which show different responses to osmotic stress, were used in this study. For ultrastructural analyses, the samples were processed using high-pressure freezing techniques, followed by freeze substitution or plunge freezing. The samples were visualized using advanced methods of three-dimensional electron microscopy and cryomicroscopy. Molecular analyses were performed by endogenous labeling and knockout of the genes of candidate proteins using CRISPR/Cas9 of the candidate proteins AP`80, Disgorgin and Sec6. The results showed high structural dynamics of the adhesion plaque as well as the CVC during the vacuole pulsation cycle and cell division. Fusion pores were observed for the first time between the central vacuole and the flagellar pocket in the domain of the adhesion plate. Also were found evidence for the participation of mechanosensitive channels TcMscS in the CVC efflux process. Futher, this study provides evidence for the participation of AP180, Sec6, and Disgorging proteins in the osmotic regulation system, as well as the potential of in situ cryomicroscopy and cryotomography for the morphofunctional study of T. cruzi. The adhesion plaque was revealed as a new microdomain shared between the flagellar pocket and contractile vacuole complex, with participation in the efflux mechanism in osmotic regulation and a potential role in CVC biogenesis in T. cruzi.
Trypanosoma cruzi;contractile vacuole complex;adhesion plaque;osmotic regulation;fusion pore;cryo-EM
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese_IngridA_ImpressãoFinal.pdf

Contexto

PARASITOLOGIA
BIOLOGIA CELULAR E PARASITOLOGIA
MECANISMOSDE HOMEOSTASE DE IONS EM PROTOZOÁRIOS PARASITAS

Banca Examinadora

KILDARE ROCHA DE MIRANDA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
KILDARE ROCHA DE MIRANDA Docente - PERMANENTE
NORTON HEISE Docente - COLABORADOR
ISABELA BARBOSA RAMOS Participante Externo
ANDRE LINHARES ROSSI Participante Externo
CLAUDIO AKIO MASUDA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa de Mestrado GM e Doutorado GD 24

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Pesquisa
Não
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