Proteinele produse de căpușe ar putea inspira noi tratamente pentru bolile inflamatorii

Un studiu realizat de cercetători de la Institutul de Descoperire a Biomedicinei al Universității Monash a identificat și caracterizat o proteină secretată de căpușa Amblyomma tuberculatum, denumită EVA-ATL, capabilă să inhibe simultan două familii majore de chemokine implicate în inflamație. Cercetarea publicată în Cell Press arată că această proteină prezintă o specificitate duală neobișnuită pentru chemokinele CC și CXC, ceea ce o transformă într-un potențial punct de plecare pentru dezvoltarea unor terapii antiinflamatoare cu spectru larg.

Idei principale

• Inflamația implică recrutarea leucocitelor prin intermediul chemokinelor.
• Disreglarea sistemului chemokină–receptor este asociată cu boli inflamatorii și autoimune.
• Proteinele numite evasine, secretate de căpușe, pot bloca chemokinele pentru a evita răspunsul imun al gazdei.
• Majoritatea evasinelor cunoscute sunt selective pentru o singură familie de chemokine.
• Noua evasină EVA-ATL se leagă atât de chemokinele CC, cât și de cele CXC.
• Proteină interacționează cu 16 din 24 chemokine CC și 6 din 16 chemokine CXC.
• EVA-ATL inhibă activarea receptorilor și migrarea celulară indusă de chemokine.
• Structura sa prezintă un buzunar hidrofob superficial care permite recunoașterea ambelor familii de chemokine.

Context

Inflamația reprezintă un mecanism esențial de apărare al organismului, prin care sistemul imun detectează agenți patogeni sau leziuni tisulare și inițiază procesul de vindecare. Un element central al acestui proces este recrutarea leucocitelor către locul inflamației, proces mediat de chemokine, proteine mici cu rol de ghidare a celulelor imune.

Chemokinele sunt împărțite în mai multe familii, dintre care cele mai importante sunt:

• chemokinele CC, caracterizate prin două cisteine adiacente;
• chemokinele CXC, în care cele două cisteine sunt separate de un aminoacid.

Aceste molecule acționează prin intermediul receptorilor CCR și CXCR, care aparțin familiei receptorilor cuplați cu proteine G. Dereglarea acestui sistem poate duce la apariția unor patologii precum:

• artrita reumatoidă
• scleroza multiplă
• bolile inflamatorii intestinale
• cancerul

Din acest motiv, blocarea interacțiunilor dintre chemokine și receptorii lor reprezintă o strategie terapeutică promițătoare.

Unele parazite, inclusiv căpușele, au dezvoltat mecanisme evolutive sofisticate pentru a evita răspunsul imun al gazdei. Ele secretă proteine imunomodulatoare numite evasine, care se leagă de chemokine și împiedică recrutarea celulelor imune.

Până în prezent, evasinele identificate erau foarte selective, recunoscând fie chemokine CC, fie chemokine CXC. Această specificitate limita însă potențialul lor terapeutic, deoarece multe boli inflamatorii implică simultan ambele familii de chemokine.

Despre studiu

Identificarea unei evazine cu specificitate duală

Cercetătorii au identificat o nouă proteină evasină, denumită EVA-ATL, provenită din specia de căpușă Amblyomma tuberculatum. Aceasta aparține subclasei A3 a evasinelor și conține 10 reziduuri de cisteină implicate în formarea 5 punți disulfidice.

Analiza filogenetică a arătat că EVA-ATL prezintă doar 25–40% identitate de secvență cu alte evasine din aceeași clasă, sugerând o posibilă funcție distinctă.

Producerea și caracterizarea proteinei

Proteina EVA-ATL a fost exprimată în bacterii și purificată prin tehnici cromatografice multiple. Masa moleculară determinată prin spectrometrie de masă a confirmat structura corectă a proteinei.

Evaluarea interacțiunii cu chemokinele

Interacțiunea dintre EVA-ATL și chemokine a fost analizată prin tehnica surface plasmon resonance, folosind o concentrație de 500 nM.

Rezultatele au arătat că proteina:

• se leagă de 16 din 24 chemokine CC;
• se leagă de 6 din 16 chemokine CXC;
• nu se leagă de chemokinele din clasele XC și CX3C.

Afinitatea de legare

Pentru chemokinele CC, afinitatea de legare a fost ridicată, cu constante de disociere (Kd) între:

• 0,26 nM pentru CCL5
• 787 nM pentru CCL16

Pentru chemokinele CXC, afinitatea a fost mai redusă, cu valori Kd între aproximativ:

• 243 nM pentru CXCL8
• 3.000 nM pentru CXCL6

Rezultate

Inhibarea semnalizării receptorilor de chemokine

Pentru a determina dacă legarea chemokinelor conduce la inhibarea funcțională a acestora, cercetătorii au evaluat efectele EVA-ATL asupra semnalizării receptorilor.

Experimentele au arătat că EVA-ATL inhibă activarea receptorilor în mod dependent de concentrație:

• CCL3 – IC50 aproximativ 20 nM
• CCL4 – IC50 aproximativ 13 nM
• CCL7 – IC50 aproximativ 49 nM
• CXCL8 – IC50 aproximativ 83 nM

Inhibarea migrației celulelor imune

Testele de chemotaxie au demonstrat că EVA-ATL reduce migrarea celulelor induse de chemokine atât din familia CC, cât și din familia CXC.

De exemplu:

• EC50 pentru CCL5 – aproximativ 6,5 nM
• EC50 pentru CCL26 – aproximativ 9 nM
• EC50 pentru CXCL1 – aproximativ 1.130 nM
• EC50 pentru CXCL8 – aproximativ 1.409 nM

Analiza structurală a mecanismului de legare

Modelele structurale generate prin AlphaFold 3 și validate prin simulări de dinamică moleculară au arătat că EVA-ATL prezintă un nucleu rigid format din:

• 7 foi β
• 1 helix α
• 5 punți disulfidice

Un element structural esențial este buzunarul hidrofob superficial din centrul proteinei. Acesta permite acomodarea reziduurilor caracteristice chemokinelor CC și CXC.

În alte evasine, acest buzunar este mai profund și împiedică acomodarea chemokinelor CXC. În EVA-ATL, dimensiunea redusă a buzunarului permite recunoașterea ambelor familii.

Rolul altor regiuni structurale

Analizele structurale și mutaționale au evidențiat mai multe regiuni implicate în interacțiunea cu chemokinele:

• regiunea β1 a proteinei
• buzunarul hidrofob CC+1
• N-loop al chemokinelor
• regiunea N-terminală a proteinei
• regiunea β1–β2

Interacțiunile dintre aceste regiuni permit stabilizarea complexului proteină–chemokină și contribuie la specificitatea duală a EVA-ATL.

Implicații terapeutice

În multe boli inflamatorii și autoimune, țesuturile inflamate secretă simultan chemokine din ambele familii majore. Prin urmare, blocarea eficientă a inflamației ar necesita inhibarea simultană a chemokinelor CC și CXC.

Descoperirea EVA-ATL oferă un nou model structural pentru dezvoltarea unor terapii biologice capabile să inhibe mai multe chemokine simultan.

Astfel de terapii ar putea avea aplicații în:

• boli autoimune
• inflamație cronică
• cancer
• boli inflamatorii intestinale

Concluzii

Studiul descrie o nouă proteină evasină derivată din căpușe, EVA-ATL, care prezintă o capacitate unică de a recunoaște și inhiba chemokine din două familii majore implicate în inflamație.

Această specificitate duală este determinată de caracteristici structurale distincte ale proteinei, în special de prezența unui buzunar hidrofob superficial care permite acomodarea reziduurilor caracteristice chemokinelor CC și CXC.

Descoperirea extinde cunoștințele despre strategiile de evadare imună ale paraziților și oferă un cadru structural pentru dezvoltarea unor noi terapii antiinflamatoare bazate pe proteine inspirate din natură.