Os receptores TLR também podem estar envolvidos no aumento da patogênse microbiana

Arpaia e colaboradores (2011) apresentaram fascinantes e inesperados resultados que foram publicados no respeitado periódico Cell em 2011 envolvendo a sinalização mediada por receptores do tipo Toll na resposta imune inata à infecção pela bactéria intracelular Salmonella thyphimurium. O entendimento de como os patógenos são reconhecidos pelo sistema imune inato ou como estes conseguem evadir do sistema imune do hospedeiro é fonte de muitos estudos ao redor do mundo. E estes são temas recorrentes nas publicações do grupo do Dr. Gregory Barton da Universidade da Califórnia, Berkeley. Os surpreendentes resultados obtidos pelo grupo, de que a S. thyphimurium é capaz de utilizar da sinalização mediada pela imunidade inata para induzir a sua virulência foi alvo de uma quebra de paradigma da resposta imune inicial mediada pelos TLRs.

Já que os TLRs são capazes de reconhecer uma gama de diferentes padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs) para induzir uma resposta imune efetiva contra as infecções, um importante questionamento feito pelo grupo foi de como tais patógenos são capazes de responder a esta forte pressão de seleção mediada pela sinalização mediada por estes receptores. Como vários TLRs já foram descritos como receptores capazes de reconhecer a Salmonella, o grupo chefiado pelo Dr. Barton fez diferentes cruzamentos entre camundongos nocautes para TLRs para obter camundongos que fossem nocautes para múltiplos TLRs. Trabalhos anteriores já haviam reportado o papel das moléculas adaptadoras que induzem a sinalização dos TLRs na resposta contra a infecção por S. typhimurium utilizando camundongos nocaute para a molécula MyD88. Contudo, um viés é introduzido em tais experimentos já que tal adaptador não é exclusivo da sinalização mediada por TLRs. MyD88 também está associado a sinalização mediada por receptores de algumas citocinas como, por exemplo, o receptor de IL-1β. Sendo assim, a utilização de camundongos deficientes para múltiplos TLRs poderiam ser mais informativos sobre a sinalização mediada por esses receptores do que quando comparada a utilização de camundongos deficientes somente para MyD88.

Os resultados de infecção em modelo murino demonstraram resultados muito interessantes. Camundongos duplo nocautes para TLR2 e TLR4 foram extremamente suscetíveis à infecção por S. typhimurium enquanto camundongos nocaute para os TLRs 2, 4 e 9 (triplo nocaute) foram mais resistentes. Como a replicação de salmonella em macrófagos é importante para a infecção sistêmica desta bactéria no hospedeiro, Arpaia e colaboradores analisaram in vitro o perfil de replicação intracelular desta bactéria. O crescimento intracelular corroborou os resultados obtidos in vivo aonde a falta da uma sinalização extra mediada pelos TLRs nos macrófagos proveniente dos camundongos triplo nocaute preveniu a replicação bacteriana intracelularmente.

Utilizando microscopia, os autores observaram que a salmonella é capaz de formar um nicho replicativo. Para tal evento ocorrer, a indução de uma série de genes presente na ilha de patogenicidade 2 de salmonela, ou SP-2, é requerida. Esta ilha induz a expressão de um sistema de secreção do tipo III que é capaz de injetar proteínas efetoras e de virulência do nicho de replicação bacteriano para o citoplasma do hospedeiro que por sua vez tornará os fagossomos contendo a salmonella em um vacúolo com características de um ambiente menos hostil para a bactéria.

            Reconhecidamente, a acidificação dos fagossomos é um importante indutor da expressão de SP-2. Logo, algumas suposições sobre a acidificação do fagossomo poderia estar relacionada à sinalização mediada pelos TLRs favorecendo a indução da expressão da SP-2. Sendo assim, por microscopia, foi possível determinar que a sinalização mediada pelos TLRs está relacionada à alteração do pH do fagossomo contendo a bactéria. Assim que ocorre a internalização da salmonella pelos macrófagos do hospedeiro, uma rápida sinalização mediada pelos TLRs em conjunto induz a diminuição do pH do fagossomo o quê leva a bactéria a expressar o seu sistema de secreção do tipo III. Por conseguinte, proteínas efetoras são liberadas no citosol da célula hospedeira induzindo um fenótipo mais favorável para a replicação bacteriana dentro do vacúolo contendo a salmonella.

Postado por Sergio Costa Oliveira e Leonardo Augusto de Almeida.

Referência:

TLR signaling is required for Salmonella typhimurium virulence.

Arpaia N, Godec J, Lau L, Sivick KE, McLaughlin LM, Jones MB, Dracheva T, Peterson SN, Monack DM, Barton GM. Cell. 2011 Mar 4;144(5):675-8

iRhom2 e metaloproteases, na linha de montagem de TNF-alfa

O iRhom2 é essencial no tráfego da enzima convertidora
de TNFa (TACE) desde o retículo endoplásmico para o
Golgi e na sua ativação,  em macrófagos.

As metaloproteases (MP) de membrana (também chamadas de disintegrin and metalloproteinases, ADAM, e "sheddases") participam em processos biológicos extremamente importantes para a resposta imune, como a migração celular, e a liberação de citocinas e outros mediadores inflamatórios que são previamente transportados até a superfície celular. Elas clivam esses mediadores em determinadas regiões entre os dominios trans-membrana e o ectodomínios.

Como é regra nas MP, a regulação da sua atividade é dada entre outros fatores por modificações pos-traducionais, pela especificidade do sustrato, e também pela localização e transporte intracelular destas moléculas. Tudo isto converte as MP em moléculas com atividades biológicas muito versáteis. Dentre elas, tal vez uma das mais estudadas ADAM seja a ADAM17 (também chamada de TACE por TNF-a converting enzyme). Como o nome já diz, a TACE cliva o TNFa da membrana, para ser finalmente secretado (1,2).


Um par de papers publicados na edição do 13 de janeiro da Science trazem uma novidade interessante do ponto de vista conceitual neste processo da produção de TNFa (3,4). Os dois mostram a participação da molécula  iRhom2  na liberação final de TNFa após ser transportado até a membrana celular.

A iRhom2 é uma pseudoprotease  que está relacionada à familia das rhomboid, um grupo de serin proteases de membrana altamente conservada em diferentes espécies desde drosófila até mamíferos. Em drosófila o papel da iRhom2 está relacionado com a regulação da sinalização do epidermal growth factor (EGF), no retículo endoplásmico, favorecendo a degradação de vários ligantes de EGF. Já nos mamíferos, existem duas formas de iRhom, das quais a 2 e a mais restrita a células do sistema inmune, particularmente macrófagos (5). 

O primeiro artigo de MclLwai, Lang et. al. mostra que a deficiencia de iRhom2 leva a uma drástica redução na produção de TNFa in vitro e in vivo, acompanhada pela incapacidade das células em externalizarem a forma ativa da TACE. Por meio de experimentos de imunoprecipitação de frações celulares, eles demostram que a iRhom2 tem um contato íntimo com a TACE, e que a hiper-expressão de iRhom2 torna as células ressistentes à indução de apoptose por TNFa, porque essas células producem altas quantidades de sTNFR1. Interessante que esse efeito não involve outras ADAM como a 9 e a 15.

Chama a atenção a ausência de efeito da decifiência do iRhom2 na produção de IL-12, IL-6 e de outras citocinas, apesar da marcada diminuição na liberação de TNFa... O fato é que o fenótipo dos camundongos iRhom2KO é bem interessante: eles são altamente ressistentes à indução de sepse letal com GalN + LPS. Esse fenótipo é revertido pela injeção de rTNFa. Os autores também demonstraram o efeito da deficiência de iRhom2 na infecção por L. monocytogenes. Como esperado, os iRhom2KO são menos capaces de controlar o crescimento do patógeno, e morrem mais rápido que os WT.

O segundo trabalho, de Adrain et. al. confirma os achados do primeiro grupo de pesquisadores, e acrescenta que a iRhom2 é necessária para a maturação (além do transporte desde o retículo endoplásmico e através do golgi) da TACE.

Os dois trabalhos mostram mecanismos até agora desconhecidos de regulação do transporte e da atividade de uma metaloprotease de membrana, que têm implicações importantes na liberação de moléculas efetoras da resposta imune. Provavelmente outras moléculas similares a iRhom2 participem também na liberação de outras citosinas ou no transporte desde o RE para a membrana de moléculas como TLR...

A equivalência de função dessa molécula em células humanas já foi vista nesses trabalhos. Agora falta ver o fenótipo da sua deficiência em nossa espécie. Mas parece que o fenótipo estaria mais próximo daquele da drosofila (6).

A iRhom2 pode ser uma nova ferramenta terapêutica, que permita atenuar os efeitos de TNFa em doenças inflamatórias como a artrite e muitas outras, sem muitos dos efeitos adversos que os atuais anti-TNFa produzem.  Uma alternativa ao grande desafio que parece ter sido desenvolver um inibidor da TACE (7).

Referências

1. Black RA, Rauch CT, Kozlosky CJ, Peschon JJ, Slack JL, Wolfson MF, et al. A metalloproteinase disintegrin that releases tumour-necrosis factor-alpha from cells. Nature 1997;385(6618):729–733 PMID: 9034190.
2. Scheller J, Chalaris A, Garbers C, Rose-John S. ADAM17: a molecular switch to control inflammation and tissue regeneration. Trends Immunol. 2011 Aug;32(8):380-7. Epub 2011 Jul 13. Review. PMID: 21752713.
3. McIlwain DR, Lang PA, Maretzky T, Hamada K, Ohishi K, Maney SK, Berger T, Murthy A, Duncan G, Xu HC, Lang KS, Häussinger D, Wakeham A, Itie-Youten A, Khokha R, Ohashi PS, Blobel CP, Mak TW. iRhom2 regulation of TACE controls TNF-mediated protection against Listeria and responses to LPS. Science. 2012 Jan 13;335(6065):229-32. PMID: 22246778.
4. Adrain C, Zettl M, Christova Y, Taylor N, Freeman M. Tumor necrosis factor signaling requires iRhom2 to promote trafficking and activation of TACE. Science. 2012 Jan 13;335(6065):225-8. PMID: 22246777. 
5. Koonin EV, Makarova KS, Rogozin IB, Davidovic L, Letellier MC, Pellegrini L.The rhomboids: a nearly ubiquitous family of intramembrane serine proteases that probably evolved by multiple ancient horizontal gene transfers. Genome Biol. 2003;4(3):R19. Epub 2003 Feb 28. PMID: 12620104.
6. Blaydon DC, Etheridge SL, Risk JM, Hennies HC, Gay LJ, Carroll R, Plagnol V, McRonald FE, Stevens HP, Spurr NK, Bishop DT, Ellis A, Jankowski J, Field JK, Leigh IM, South AP, Kelsell DP. RHBDF2 Mutations Are Associated with Tylosis, a Familial Esophageal Cancer Syndrome. Am J Hum Genet. 2012 Jan 18. [Epub ahead of print] PMID: 22265016.
7. Murumkar PR, DasGupta S, Chandani SR, Giridhar R, Yadav MR. Novel TACE inhibitors in drug discovery: a review of patented compounds. Expert Opin Ther Pat. 2010 Jan;20(1):31-57. Review. PMID: 20021284 .

'Revista da Errologia' publicará pesquisas científicas que falharam

Por SABINE RIGHETTI
Folha de São Paulo, 26/01/2012
(aqui)


Hipóteses perdidas, experimentos que falharam e resultados que não foram encontrados em pesquisas científicas agora terão um lugar ao sol. Ou pelo menos um lugar para serem publicados.

Um novo periódico científico, batizado de "Journal of Errorology" ("Revista de Errologia"), surgiu para contar a história de trabalhos que não seguiram o rumo esperado.

O objetivo da publicação, de acordo com o editor, o biólogo brasileiro Eduardo Fox, da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), é discutir os furos de paradigma.

"Conhecer um experimento que falhou ou teve um resultado inesperado pode ser muito interessante para os cientistas", explicou Fox.

"É importante ter acesso às experiências que não funcionaram. Isso evita que outros cientistas cometam o mesmo erro", analisa o cienciometrista Rogério Meneghini. Ele é coordenador do Scielo, base que reúne 911 revistas científicas da América Latina.

SÓ SE ESTIVER CERTO

Hoje, a maioria dos periódicos científicos não publica informações de pesquisas que "falharam". O foco dos trabalhos são os resultados positivos.

Esse padrão dos artigos científicos é, inclusive, ensinado em cursos de técnica de escrita feitos por editoras de periódicos e empresas especializadas na área.

Algumas revistas até publicam resultados inesperados --mas desde que já tenham uma explicação lógica.

"Estamos interessados em publicar situações em que os pesquisadores chegaram e que ainda não têm explicação científica", afirma Fox.

A ideia é promover a discussão dos cientistas-leitores na própria revista.

"Essa situação inesperada aconteceu comigo. Tinha hipótese de que, ao silenciar um determinado gene [suprimir sua função], uma abelha operária pudesse se desenvolver numa abelha rainha", conta o biólogo da USP de Ribeirão Preto, Francis Nunes.

"Mas meus dados mostraram que não houve tal modificação. Em termos científicos, tais episódios não são considerados erros. São uma rejeição de uma hipótese."

O "Journal of Errorology" está aberto para receber trabalhos de cientistas de todo o mundo pelo site.

Mas, de acordo com o editor, o grupo responsável pela publicação --uma sociedade científica internacional chamada Souls (Society Of United Life Sciences)-- estuda alternativas para selecionar os textos recebidos.

Hoje, os periódicos científicos têm um comitê que analisa os trabalhos por meio de pares (conhecida como "peer-review"): são dois cientistas para cada artigo recebido.

"Sabemos que esse sistema é falho e que muitos cientistas só aprovam o que lhes interessa", diz Fox.

A ideia é que os cientistas que interagirem nas discussões on-line sobre os artigos atuem como uma espécie de "peer-review" externo.

Outra novidade do "Journal of Errorology" é que ele será totalmente eletrônico.

"As publicações eletrônicas concentram os cientistas mais jovens. Mas é um caminho sem volta para as revistas científicas", conclui Fox.

Mais um inflamassoma independente de caspase-1

SEM de Candida albicans e um macrófago murino,
Fonte: http://www.ucm.es/info/candida/

Pois é, parece que “noncanonical caspase-1-independent inflammasomes” está mesmo na moda!

No volume de Janeiro da Nature Immunology (aqui), foi publicado um artigo que reporta a existência de um novo inflamassoma que ativa caspase-8 em resposta a infeção por fungos e por micobactérias.

Esse inflamassoma foi reportado em células dendríticas humanas e seria iniciado pelo receptor de superfície dectin-1, que utiliza a proteína kinase Syk para estabelecer um complexo proteico formado por CARD9, Bcl-10 e MALT1, que posteriormente agrega também pro-caspase-8 e a proteína adaptadora ASC. Uma vez formado esse inflamassoma, a caspase-8 ativa processa a pro-IL-1β liberando a forma ativa da citocina.

É interessante que todo esse processo é independente de NLRP3 e de caspase-1 e também não requer a internalização do patógeno. Funciona em resposta a diversas especies de Candida e Aspergillus fumigatus. Para Mycobacterium tuberculosis o inflamassoma mais importante parece ser o canônico contendo caspase-1; em contrapartida, para M. leprae, esse inflamassoma não-canônico formado por caspase-8 parece ser crucial.


Vale ressaltar que todos os dias respiramos milhares de células de fungos ambientais que nem causam doenças. Diante disso, será importante compreender porque o sistema imune foi selecionado para ativar uma resposta tão severa frente a micróbios não patogênicos; já que esse inflamassoma é ativado de maneira independente de internalização, destruição de membranas, alteração de fagossomas, etc. Será que in vivo esse inflamassoma realmente responde a micróbios ambientais? Quais foram as pressões seletivas para o estabelecimento disso? Bom, como sempre: to be continued...

André Báfica recebe International Early Career Award da Howard Hughes

Do site do howard hughes medical institute (aqui)
JANUARY 24, 2012 
World-Class Scientists Chosen for HHMI’s First International Early Career Award

Top biomedical scientists from 12 countries will receive an important boost at a critical time in their careers from HHMI’s inaugural International Early Career Scientist (IECS) awards.

The 28 recipients, chosen from 760 applicants, represent a wide range of disciplines, from neuroscience to virology to plant science. All the awardees trained in the United States as a graduate student or a postdoctoral fellow and have published important research. “These are the people who, 10 years from now, we expect will be the scientific leaders in their countries,” HHMI President Robert Tjian says.

André Báfica, M.D., Ph.D.

As a young medical student at the Federal University of Bahia in Brazil, André Báfica loved the intensity of emergency medicine. Although he planned to become an ER physician, he soon grew passionate for the field of tropical infectious diseases. He joined an immunology lab that provided a great deal of satisfaction. “Anything you can think of, you can test it yourself,” he says. “This is no job. It’s simply pleasure.” Báfica fondly remembers marathon lab sessions with one of his medical school mentors, visiting fellow Johan Van Weyenbergh, that lasted until 2:00 or 3:00 A.M. “We’d discuss during the day and work during the night,” he says. The long hours paid off when the pair discovered a survival trick of the parasites that cause the tropical disease leishmaniasis, a serious problem in Brazil. The parasites spur cells to release molecules known as type I interferons, which enable the invaders to establish themselves in the body. Báfica also joined a clinical research project, under the supervision of Aldina Barral and Jackson Costa, and helped show that a drug prescribed for sluggish circulation heals the disfiguring skin ulcers associated with leishmaniasis. This varied experience convinced Báfica that he could have “the best of both worlds—tropical medicine and basic research.” But he recognized that to continue in science, he needed a Ph.D., since, he says, M.D.s cannot be individual investigators on research grants in Brazil. During his Ph.D. research at the Oswaldo Cruz Foundation, Báfica worked with immunologist Manoel Barral-Netto to decipher how the tuberculosis (TB) bacterium meddles with the body’s production of interleukin-12, an immune system signal that promotes attacks on pathogens. He continued the work on TB as a postdoctoral fellow in immunologist Alan Sher’s lab at the U.S. National Institutes of Health and took an interest in another major worldwide plague, HIV. In combination, the two pathogens cause a different and more severe illness than either does alone. “It’s not A plus B, it’s A times B,” Báfica explains, partly because the TB bacterium stimulates cells to manufacture more copies of HIV, and HIV impairs immunity against TB. In 2003, he and his colleagues revealed that this virus-promoting effect requires a specific pathogen-detecting protein, Toll-like receptor-2, that occurs mainly on immune cells. That discovery suggested a possible way to slash levels of HIV in people who have TB. Báfica also uncovered several aspects of the body’s mechanism for controlling the TB bacterium. The microbe sparks a reaction from the immune system, but an excessive response can be harmful. As Báfica found, the body produces molecules called lipoxins that can tone down the immune reaction provoked by the bacterium, thus possibly averting self-inflicted damage. The paper was published in the Journal of Clinical Investigation, and other labs are following up on this discovery, trying to determine whether blocking lipoxins can treat TB. That same year, Báfica and colleagues reported that two kinds of Toll-like receptors work together to battle the TB bacterium. One receptor helps mobilize chemical defenses, whereas the other enables immune cells to gain access to lung tissues where the bacterium hides. The paper, published in the Journal of Experimental Medicine, was one of the first to show cooperation between such pathogen-detecting molecules. Since 2007, when Báfica started his own lab at the Federal University of Santa Catarina in Brazil, he and his colleagues have zeroed in on one of the TB bacterium’s potential weak spots. Last year, they discovered that the microbe manufactures a protein, called sMTL-13, that the human immune system can recognize. The lab is now working to nail down the protein’s function, identify the pathogen-detector molecules that enable immune cells to spot sMTL-13, and determine what parts of the molecule immune cells key on. Ultimately, they want to know if the protein can boost the effectiveness of potential vaccines against TB. Báfica also wants to understand why many people infected with TB show no symptoms of disease. Although the TB bacterium infects about one-third of the world’s people, only 5 to 10 percent of them fall ill. Determining how some people keep the bacterium in check might lead to better treatments for those who don’t. “The major challenge is to understand what’s going on with the people who control the disease,” says Báfica. Dr. Báfica is Assistant Professor of Immunology at the Federal University of Santa Catarina, Brazil. RESEARCH ABSTRACT SUMMARY: André Báfica is studying the mechanisms by which the immune system senses infectious agents.