Trypanosoma cruzi calreticulin expression in parasites infecting murine macrophages

Abstract

La calreticulina de Trypanosoma cruzi (TcCRT), una chaperona pleiotrópica de 47 kDa, se transloca desde el retículo endoplásmico (RE) a la zona de emergencia flagelar, donde actúa como un factor de virulencia principal, además de sus roles funcionales intracelulares. La TcCRT extracelular media la infectividad del parásito en virtud de su capacidad para interactuar con los componentes del complemento C1 y MBL. La inhibición de las vías del complemento clásica y de las lectinas también son consecuencias de estas interacciones. No se ha reportado respecto a la localización y funciones de TcCRT una vez que el parásito se encuentra en el interior de la célula hospedera. Aquí proponemos que, durante la infección por T. cruzi, y mediante el uso de anticuerpos específicos, es posible detectar TcCRT, una vez que el parásito se encuentra el interior de la célula hospedera de mamífero. También proponemos que la expresión de TcCRT en la célula hospedera se correlaciona inversamente con la expresión de antígenos MHC-I. Al abordar experimentalmente estos temas queremos contribuir al conocimiento de los términos moleculares que regulan la interacción células hospederas-T.cruzi, centrándose en el papel de TcCRT en particular, dentro de la célula hospedera infectada. Para alcanzar este objetivo apuntamos a la validación de la especificidad de los anticuerpos para ser utilizados como sondas detectoras de TcCRT, con ello identificar TcCRT interior de los macrófagos murinos infectados y, por último, evaluar las variaciones en la superficie de las moléculas de MHC- I en los macrófagos murinos infectados. Por lo tanto, específica y topográficamente se monitoreó la presencia de TcCRT en los parásitos que infectan a una línea celular de macrófagos murinos, en comparación con tripomastigotes libres y epimastigotes no infecciosos. Para ello, se probaron tres anticuerpos diferentes como sondas detectoras para procedimientos inmunocitoquímicos. Anticuerpos anti-TcCRT policlonales y monoclonales se validaron como sondas detectoras, ya que mostraron poca o nula reactividad cruzada. En inmunocitoquímica, el anticuerpo policlonal de conejo, y los anticuerpos monoclonales murinos anti-TcCRT, detectan TcCRT con diferentes sensibilidades y especificidades, cuando son revelados con inmunosondas conjugadas con oro coloidal, seguido por microscopía electrónica de transmisión. Con los anticuerpos policlonales de conejo, se observaron partículas de CRT, tanto en parásitos libres como en aquellos que se encuentran dentro del interior de células hospederas infectadas, principalmente en el núcleo y kinetoplasto del parásito. Con un anticuerpo monoclonal murino anti-TcCRT, y el uso de partículas de oro de tamaño más grande, se obtuvo una mejora drástica en la sensibilidad y especificidad para la detección TcCRT. Se detectaron moléculas de TcCRT principalmente en el kinetoplasto del tripomastigote. Proponemos que este organelo puede representar una escala para TcCRT, generada en el RE, previo a su translocación a la zona de emergencia flagelar. Esta movilización puede estar influenciada por las nuevas condiciones ambientales con las que el parásito se encuentra en el interior de la célula hospedera. Queda por determinar las consecuencias funcionales de la presencia acumulada de TcCRT en el kinetoplasto. La posibilidad de que TcCRT regule la transcripción en el ADN del kinetoplasto, según lo propuesto anteriormente para la CRT de mamífero en el núcleo, podría ser considerada, aunque la organización de ADN en el kinetoplasto es diferente. Además, TcCRT podría regular vías de transducción de señales dependientes de Ca+2. Finalmente, por mecanismos desconocidos, la infección por T. cruzi disminuye el número de células positivas MHC de clase I, tan temprano como 2 horas después de la infección. Queda por determinar si TcCRT accede al RE de la célula huésped e interfiere en el proceso de plegamiento de moléculas MHC clase I

Trypanosoma cruzi calreticulin (TcCRT), a 47 kDa pleiotropic chaperone, besides its intracellular functional roles, is translocated from the endoplasmic reticulum (ER) to the area of flagellum emergence where it acts as a main virulence factor. Extracellular TcCRT mediates parasite infectivity by virtue of its capacity to interact with complement components C1 and MBL. Both inhibitions of the classical and lectin complement pathways are also consequences of these interactions. The localization and functions of TcCRT once the parasite is inside the host cell has not been reported. Herein we hypothesize that, during T. cruzi infection, and using specific antibodies, it is possible to detect TcCRT, once the parasite is inside the mammalian host cell. We also propose that TcCRT expression in the host cell inversely correlates with the MHC-I antigen expression. By experimentally addressing these issues we expect to contribute to the knowledge of the molecular terms governing the T. cruzi-host cell interplay, focusing on the role of TcCRT in particular inside the infected host cell. To reach this goal we will aim at validating the specificity of the antibodies to be used as TcCRT detector probes to identify TcCRT inside infected murine macrophages and, finally, to evaluate variations in surface MHC-I molecules on infected murine macrophages. Thus, we specifically and topographically monitor the TcCRT presence in parasites infecting a murine macrophage cell line, as compared to free trypomastigotes and non-infective epimastigotes. For that purpose, three different antibodies were tested as detector probes for immunocytochemical procedures. Polyclonal and monoclonal anti-TcCRT antibodies were validated as detector probes, as they showed minimal or null cross reactivity. In immunocytochemistry, polyclonal rabbit, and monoclonal murine anti- TcCRT antibodies, detected TcCRT with different sensitivities and specificities, when revealed with immune probes conjugated to colloidal gold, followed by transmission electron microscopy. With the rabbit polyclonal antibodies, CRT particles were observed, both in free parasites and infected host cells, mainly in the parasite nucleus and kinetoplast. With a murine monoclonal anti-TcCRT antibody, and using larger size gold particles, a drastic improvement in sensitivity and specificity for TcCRT detection, was obtained. TcCRT molecules were detected mainly in the trypomastigotes kinetoplast. We propose that t his organelle may represent a stopover for TcCRT, generated in the ER, previous its translocation to the area of flagellum emergence. This mobilization may be influenced by the new environmental conditions that the parasite meets inside the host cell. It remains to be determined the functional consequences of TcCRT cumulative presence in the kinetoplast. The possibility that TcCRT regulates transcription in kinetoplast DNA, as previously proposed for mammalian CRT in the nucleus, could be considered, although the DNA organization in the kinetoplast is different. Also, TcCRT may regulate Ca+2-dependent transduction signalling pathways. Finally, by unknown mechanisms, T. cruzi infection seems to decrease the number of MHC class I positive cells, as early as 2h post-infection. It remains to be determined whether TcCRT accesses to the host cell ER and interferes in the MHC class I molecule-folding process