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Tenaglia AH, Luján LA, Ríos DN, Molina CR, Midlej V, Iribarren PA, Berazategui MA, Torri A, Saura A, Peralta DO, Rodríguez-Walker M, Fernández EA, Petiti JP, Serradell MC, Gargantini PR, Sparwasser T, Alvarez VE, de Souza W, Luján HD. Antibodies to variable surface antigens induce antigenic variation in the intestinal parasite Giardia lamblia. Nat Commun 2023; 14:2537. [PMID: 37137944 PMCID: PMC10156722 DOI: 10.1038/s41467-023-38317-8] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/11/2023] [Accepted: 04/25/2023] [Indexed: 05/05/2023] Open
Abstract
The genomes of most protozoa encode families of variant surface antigens. In some parasitic microorganisms, it has been demonstrated that mutually exclusive changes in the expression of these antigens allow parasites to evade the host's immune response. It is widely assumed that antigenic variation in protozoan parasites is accomplished by the spontaneous appearance within the population of cells expressing antigenic variants that escape antibody-mediated cytotoxicity. Here we show, both in vitro and in animal infections, that antibodies to Variant-specific Surface Proteins (VSPs) of the intestinal parasite Giardia lamblia are not cytotoxic, inducing instead VSP clustering into liquid-ordered phase membrane microdomains that trigger a massive release of microvesicles carrying the original VSP and switch in expression to different VSPs by a calcium-dependent mechanism. This novel mechanism of surface antigen clearance throughout its release into microvesicles coupled to the stochastic induction of new phenotypic variants not only changes current paradigms of antigenic switching but also provides a new framework for understanding the course of protozoan infections as a host/parasite adaptive process.
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Affiliation(s)
- Albano H Tenaglia
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC), CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Lucas A Luján
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
| | - Diego N Ríos
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Clínica Universitaria Reina Fabiola, Universidad Católica de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Cecilia R Molina
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
| | - Victor Midlej
- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho and Centro Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem (CENABIO), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), 21941-170, Rio de Janeiro, Brazil
- Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), 21040-900, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Paula A Iribarren
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIBIO), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Nacional de General San Martín (UNSAM), B1650HMP, Buenos Aires, Argentina
| | - María A Berazategui
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIBIO), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Nacional de General San Martín (UNSAM), B1650HMP, Buenos Aires, Argentina
- Department of Life Sciences, Sir Alexander Fleming Building, Imperial College London, London, UK
| | - Alessandro Torri
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Viruses and RNA Interference Unit, CNRS Unité Mixte de Recherche, Institut Pasteur, Paris, France
| | - Alicia Saura
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Cátedra de Química Biológica, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Damián O Peralta
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
| | - Macarena Rodríguez-Walker
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
| | - Elmer A Fernández
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Fundación para el progreso de la Medicina, Córdoba, Argentina
| | - Juan P Petiti
- Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud (INICSA), Centro de Microscopía Electrónica, Facultad de Ciencias Médicas. CONICET/Universidad Nacional de Córdoba, X5016HUA, Córdoba, Argentina
| | - Marianela C Serradell
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
- Laboratorio de Parasitología y Micología, Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, X5016HUA, Córdoba, Argentina
| | - Pablo R Gargantini
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina
| | - Tim Sparwasser
- Institute of Medical Microbiology and Hygiene, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz, Germany
| | - Vanina E Alvarez
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIBIO), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Nacional de General San Martín (UNSAM), B1650HMP, Buenos Aires, Argentina
| | - Wanderley de Souza
- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho and Centro Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem (CENABIO), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), 21941-170, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Hugo D Luján
- Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas (CIDIE), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)/Universidad Católica de Córdoba (UCC), X5016HDK, Córdoba, Argentina.
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Iribarren PA, Berazategui MA, Bayona JC, Almeida IC, Cazzulo JJ, Alvarez VE. Different proteomic strategies to identify genuine Small Ubiquitin-like MOdifier targets and their modification sites in Trypanosoma brucei procyclic forms. Cell Microbiol 2015; 17:1413-22. [PMID: 26096196 DOI: 10.1111/cmi.12467] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 1.6] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/01/2015] [Revised: 06/01/2015] [Accepted: 06/05/2015] [Indexed: 01/10/2023]
Abstract
SUMOylation is an important post-translational modification conserved in eukaryotic organisms. In Trypanosoma brucei, SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) is essential in procyclic and bloodstream forms. Furthermore, SUMO has been linked to the antigenic variation process, as a highly SUMOylated focus was recently identified within chromatin-associated proteins of the active variant surface glycoprotein expression site. We aimed to establish a reliable strategy to identify SUMO conjugates in T. brucei. We expressed various tagged variants of SUMO from the endogenous locus. His-HA-TbSUMO was useful to validate the tag functionality but SUMO conjugates were not enriched enough over contaminants after affinity purification. A Lys-deficient SUMO version, created to reduce contaminants by Lys-C digestion, was able to overcome this issue but did not allow mapping many SUMOylation sites. This cell line was in turn useful to demonstrate that polySUMO chains are not essential for parasite viability. Finally, a His-HA-TbSUMO(T106K) version allowed the purification of SUMO conjugates and, after digestion with Lys-C, the enrichment for diGly-Lys peptides using specific antibodies. This site-specific proteomic strategy led us to identify 45 SUMOylated proteins and 53 acceptor sites unambiguously. SUMOylated proteins belong mainly to nuclear processes, such as DNA replication and repair, transcription, rRNA biogenesis and chromatin remodelling, among others.
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Affiliation(s)
- P A Iribarren
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde-Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Campus Miguelete, Av. 25 de Mayo y Francia, 1650, San Martín, Buenos Aires, Argentina
| | - M A Berazategui
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde-Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Campus Miguelete, Av. 25 de Mayo y Francia, 1650, San Martín, Buenos Aires, Argentina
| | - J C Bayona
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde-Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Campus Miguelete, Av. 25 de Mayo y Francia, 1650, San Martín, Buenos Aires, Argentina
| | - I C Almeida
- The Border Biomedical Research Center, Department of Biological Sciences, University of Texas at El Paso, El Paso, TX, 79968, USA
| | - J J Cazzulo
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde-Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Campus Miguelete, Av. 25 de Mayo y Francia, 1650, San Martín, Buenos Aires, Argentina
| | - V E Alvarez
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde-Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Campus Miguelete, Av. 25 de Mayo y Francia, 1650, San Martín, Buenos Aires, Argentina
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