Rekombinantní aspartátové proteasy krev sajících parazitů

Abstract

Krev sající parazité klíště obecné Ixodes ricinus a krevnička střevní Schistosoma mansoni produkují trávicí aspartátovou proteasu typu katepsinu D, která zahajuje degradaci hemoglobinu, jež je jejich hlavním potravním zrojem. Pro katepsin D z I. ricinus (IrKatD) byl sestaven a optimalizován protokol pro refolding rekombinantního enzymu a byl určen způsob aktivace IrKatD, při níž zymogen odštěpuje propeptid auto-aktivačním mechanismem v kyselém pH. Dále byly studovány funkční vlastnosti IrKatD s využitím kinetického měření v přítomnosti fluorogenního substrátu. Takto bylo určeno pH optimum, substrátová a inhibiční specificita IrKatD. V práci byla dále popsána příprava dvou izoenzymů rekombinantního katepsinu D ze S. mansoni (SmKatD). Pro jejich produkci byl použit expresní systém E. coli. Produkované proteiny byly izolovány z inkluzních tělísek pomocí afinitní chromatografie za denaturačních podmínek a byl sestaven a optimalizován protokol pro jejich refolding. Studované aspartátové proteasy jsou zajímavé z medicinálního pohledu: inhibitory SmKatD představují potenciální chemoterapeutika pro léčbu schistosomosy a IrKatD je perspektivní antigen pro vývoj nových protiklíštěcích vakcín.

The blood fluke Schistosoma mansoni and the hard tick Ixodes ricinus produce an aspartic protease cathepsin D which initiates degradation of hemoglobin, their key nutrient. First, in the presented work, the protocol for refolding and activation of the zymogen of cathepsin D from I. ricinus (IrCatD) was developed and optimized. In acidic pH the propeptide of IrCatD zymogen was removed by an auto-activation mechanism. Further, a kinetic assay with fluorogenic substrates was employed to study functional properties of IrCatD including pH optimum, substrate and inhibition specificities. Second, two isoforms of cathepsin D from S. mansoni (SmCatD) were produced using recombinant expression in E. coli. These recombinant proteases were isolated from inclusion bodies using affinity chromatography under denaturating conditions, and protocol for their refolding was developed and optimized. The studied aspartic proteases are pharmacological targets: inhibitors of SmCatD represent potential chemotherapeutics for the treatment of schistosomiasis, and IrCatD is a candidate antigen for the development of novel anti-tick vaccines.