Los genes HSP70 de Leishmania importancia de la regulación traduccional y relevancia biológica del gen HSP70-II

Resumen

LOS GENES HSP70 DE LEISHMANIA: IMPORTANCIA DE LA REGULACIÓN TRADUCCIONALY RELEVANCIA BIOLÓGICA DEL GEN HSP70-II Leishmania es un protozoo parásito que presenta un ciclo de vida digenético. Su transmisión desde el insecto vector al hospedador mamífero implica un aumento de temperatura (choque térmico) que provoca cambios en los patrones de expresión génica, habiéndose descrito como uno de los factores desencadenantes del proceso de diferenciación promastigote -amastigote. Este aumento de temperatura genera además la inducción de la respuesta al choque térmico que se traduce en un aumento en la síntesis de las proteínas de choque térmico (HSPs). Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en la mayoría de eucariotas, en Leishmania el incremento en la síntesis de HSPs durante el choque térmico no se produce como consecuencia de un aumento en la tasa de transcripción de estos genes, sino que la regulación de los mismos ocurre a nivel post-transcripcional. El locus HSP70 de L. infantum está formado por seis copias génicas organizadas en tándem directo y diferenciadas en sus regiones 3'UTR. Aunque todos los genes HSP70 se transcriben a una tasa similar, la abundancia de los ARNm derivados de los genes HSP70 1-5 (HSP70-I) aumenta en respuesta al choque térmico, mientras que los niveles de ARNm derivados del gen HSP70 6 (HSP70-II) se mantienen constantes. En este trabajo se ha demostrado que durante la incubación de promastigotes de L. infantum a temperaturas de choque térmico la proteína HSP70 se traduce de forma preferencial, con un aumento en sus niveles de síntesis de novo de 5 veces tras 1 h a 37°C con respecto a los niveles producidos a 26°C; a 39°C, los niveles de HSP70 de nueva síntesis aumentan 3 veces. Con el fin de determinar la contribución de los dos tipos de genes HSP70 al aumento en la síntesis de la proteína durante el choque térmico, se analizaron los perfiles de distribución polisómica de los ARNm HSP70-I y HSP70-II tanto a la temperatura de crecimiento habitual de los promastigotes (26°C), como a la temperatura del hospedador mamífero (37°C). Sorprendentemente se encontró que mientras los transcritos HSP70-I permanecen asociados a polisomas a 26 y 37°C, los ARNm HSP70-II solamente se encuentran asociados a polisomas a temperaturas de choque térmico. El análisis de la posible implicación de las regiones UTR en la regulación de los genes HSP70 reveló que los elementos responsables del control traduccional se localizan en las regiones 3'UTR. Así, la región 3'UTR-II estaría implicada en el silenciamiento traduccional de los ARNm HSP70-II a 26°C. De hecho, la creación de una línea de Leishmania deficiente para el gen HSP70-II nos permitió comprobar que estos parásitos deficientes sintetizan menos proteina HSP70 en respuesta al aumento de temperatura que los promastigotes de la línea parental. Nuestros datos sugieren que el papel del gen HSP70-II sería el de asegurar un aporte extra de la proteína durante el choque térmico para garantizar la supervivencia del parásito ante este estrés ambiental. Por otro lado, la caracterización de la línea deficiente para el gen HSP70-II nos permitió establecer la implicación de este gen en diferentes aspectos de la biología del parásito como son la capacidad de división, el ciclo celular o la virulencia. Finalmente, en este trabajo se ha realizado un estudio comparativo de la organización y expresión de los genes HSP70 en diferentes especies de Leishmania. En todas las especies analizadas la organización de los genes HSP70 resultó ser muy similar a la descrita para L. infantum, con la excepción de L. braziliensis que carece de genes del tipo HSP70-II. El polimorfismo existente en las dianas de restricción BamHI permite distinguir entre las especies del subgénero Leishmania del Viejo y del Nuevo Mundo. Por último, se encontró que la acumulación de los ARNm HSP70-I a 37°C es un patrón conservado en todas las especies analizadas, excepto en L. braziliensis. A pesar de ello, en esta especie también se detecta una traducción preferencial de la proteína HSP70 durante el choque térmico.