Investigation of the proteins of Leishmania tropica causing viscerotropism in humans using mass spectrometry

Abstract

Leishmaniasis is a neglected tropical disease in 98 countries and five continents worldwide. The most prevalent forms of this parasitic disease are Cutaneous, Mucocutaneous, and Visceral Leishmaniasis. While Cutaneous Leishmaniasis causes disfiguring skin conditions and lesions, Mucocutaneous Leishmaniasis damages the mucosal tissues of the mouth, nose, and throat. The visceral form of Leishmaniasis causes weight loss, fever, diarrhea, lymph nodes, and spleen or liver enlargement. Today, Leishmania tropica, one of the strains of the Leishmania parasite, no longer causes only Cutaneous Leishmaniasis (CL) but also Visceral Leishmaniasis (VL). The reason for this visceralism in L. tropica is not fully understood. Mass spectrometry has a vital place in proteomic analyses; it provides information about expression levels and the identification of proteins. In this study, the proteins of L. tropica causing CL and CL are analyzed using the mass spectrometric shotgun method. Off-line HPLC separation followed by LC-MS/MS analyses are performed, and differential proteins between CL and VL isolates of L. tropica are determined. Results indicate that among the differentially abundant proteins between two sample groups, paraflagellar rod proteins, elongation factor 1-alpha protein, and surface antigen proteins might play a role in avoiding immune recognition. Also, proteins with peroxidoxin function, cytochrome b5, and endoribonuclease might help parasite survival in macrophages. And finally, thiol-specific antioxidant protein may have a role in viscerotropism in L. tropica.

Leşmanyöz, dünya çapında 98 ülkede ve beş kıtada ihmal edilen bir tropikal hastalıktır. Bu paraziter hastalığın en yaygın biçimleri Kutanöz, Mukokutanöz ve Viseral Leşmanyözdür. Kutanöz Leşmanyöz ciltte şekil bozukluğuna ve lezyonlara neden olurken, Mukokutanöz Leşmanyöz ağız, burun ve boğazdaki mukozal dokulara zarar verir. Leşmanyözün viseral formu kilo kaybına, ateşe, ishale, lenf düğümlerine ve dalak veya karaciğer büyümesine neden olur. Günümüzde leşmanya parazitinin suşlarından biri olan L. tropica, artık sadece Kutanöz Leşmanyöze (CL) değil, aynı zamanda Viseral Leşmanyöze (VL) de neden olmaktadır. L. tropica'daki bu visseralizmin nedeni tam olarak anlaşılamamıştır. Kütle spektrometresi, proteomik analizlerde hayati bir yere sahiptir; ekspresyon seviyeleri ve proteinlerin tanımlanması hakkında bilgi sağlar. Bu çalışmada, CL ve CL'ye neden olan L. tropica proteinleri kütle spektrometresi kullanılarak analiz edilmiştir. Offline HPLC ayrımı, ardından LC-MS/MS analizleri gerçekleştirilmiş ve L. tropica'nın CL ve VL izolatları arasındaki farklı proteinler belirlenmiştir. Sonuçlar, iki numune grubu arasındaki diferansiyel olarak bol proteinler arasında, kamçı proteinleri, EF-1alfa ve yüzey antijen proteinlerinin, bağışıklık tanımadan kaçınmada rol oynayabileceğini göstermektedir. Ayrıca peroksidoksin fonksiyonlu proteinler, sitokrom b5 ve endoribonükleaz makrofajlarda parazitin hayatta kalmasına yardımcı olabilir. Ve son olarak, tiyol-spesifik antioksidan protein, L. tropica’da visserotropizmde rol oynayabilir.