Captação de ferro mediada por sideróforos em Paracoccidioides spp

Abstract

O gênero Paracoccidioides inclui espécies fúngicas termodimórficas, causadoras da paracoccidioidomicose, uma micose sistêmica endêmica da América Latina. A infecção ocorre quando propágulos micelianos ou conídios são inalados pelo hospedeiro. Após conversão para levedura nos alvéolos pulmonares o fungo pode disseminar-se para outros órgãos e tecidos. O ferro é um micronutriente essencial para todos os eucariotos, pois participa de vários processos biológicos essenciais. Entretanto, a biodisponibilidade deste metal dentro do hospedeiro é baixa. Como consequência, micro-organismos patogênicos desenvolveram mecanismos de aquisição de alta afinidade como forma de obter ferro durante a infecção. O presente trabalho descreve a aquisição de ferro mediada por sideróforos neste fungo. Análises in silico demonstraram que as espécies do gênero Paracoccidioides possuem todos os genes necessários para síntese e captação de sideróforos, os quais são produzidos em condições de depleção de ferro. Análises de cromatografia líquida de fase reversa e espectrometria de massas revelaram que Paracoccidioides spp. produz sideróforos do tipo hidroxamato. O fungo sintetiza e secreta coprogeno B, o qual gera ácido dimerúmico como produto de degradação, e também produz ferricrocina e ferricromo C como sideróforos intracelulares. Adicionalmente, Paracoccidioides spp. é capaz de crescer na presença de sideróforos como única fonte de ferro, demonstrando que além de produzir, o fungo também utiliza siderofóros para o crescimento, incluindo o xenosideróforo ferrioxamina. A exposição prévia a ferrioxamina aumentou a sobrevivência de Paracoccidioides spp. após fagocitose por macrófagos ativados. Além disso, o fungo provavelmente induz a síntese de sideróforos quando no interior destas células, demonstrando que estas moléculas provavelmente desempenham papel importante durante a interação patógeno-hospedeiro. Ademais, sideróforos produzidos por Paracoccidioides spp. podem ser utilizados como fontes de ferro por Aspergillus nidulans. Em conjunto, estes dados demonstraram que a síntese e a utilização de sideróforos são mecanismos empregados por Paracoccidioides spp. para superar a limitação de ferro. Como a escassez deste micronutriente é encontrada no hospedeiro, a produção de sideróforos está provavelmente relacionada à patogenicidade e virulência do fungo e representa um possível alvo para terapia com antifúngicos levando-se em consideração a ausência de tal via em humanos. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The genus Paracoccidioides includes termodimorphic fungal species which causes paracoccidioidomycosis, a systemic mycosis endemic in Latin America. The infection occurs when mycelium propagules or conidia are inhaled by the host. After conversion to yeast in the alveoli the fungus may disseminate to other organs and tissues. Iron is an essential micronutrient for all eukaryotes, since it participates in a variety of essential biological processes. However, the bioavailability of this metal is low inside the host. As a consequence, pathogenic microorganisms evolved high affinity acquisition mechanisms to obtain iron during infection. Here we describe the siderophore mediated iron acquisition in this fungus. In silico analysis demonstrated that species from Paracoccidioides genus possess all the necessary genes for synthesis and uptake of siderophores, which are produced under iron limiting conditions. Reversed phase liquid chromatography and mass spectrometry analysis revealed that Paracoccidioides spp. produce siderophores of hydroxamate type. The fungus synthesizes and secretes coprogen B, which generates dimerumic acid as a breakdown product, and also produces ferricrocin and ferrichrome C as intracellular siderophores. Moreover, Paracoccidioides spp. is able to grow in presence of siderophores as the only iron sources, demonstrating that beyond producing, the fungus also utilizes siderophores for growth, including the xenosiderophore ferrioxamine. Previous exposure to ferrioxamine increased Paracoccidioides spp. survival following phagocytosis by activated macrophages. Moreover, the fungus probably induces siderophore synthesis inside these cells, demonstrating that these iron chelators play an important role during host-pathogen interaction. Additionally, siderophores produced by Paracoccidioides spp. can be utilized as iron sources by Aspergillus nidulans. Altogether, these data demonstrated that synthesis and utilization of siderophores are mechanisms employed by Paracoccidioides spp. to surpass iron limitation. As iron paucity is found within the host, siderophore production may be related to fungus pathogenicity and virulence and represents a possible target for antifungal therapy since these pathway is absent in humans.