Estudo comparativo de proteínas de superfície de Mycoplasma hyopneumoniae e Mycoplasma flocculare

Abstract

Mycoplasma hyopneumoniae e Mycoplasma flocculare são bactérias geneticamente semelhantes que coabitam o trato respiratório de suínos (TRS). Estes micoplasmas compartilham a maioria dos genes que codificam fatores de virulência conhecidos ou preditos. Contudo, M. hyopneumoniae é o principal agente etiológico da pneumonia enzoótica suína (PES), enquanto nenhuma doença foi, até o momento, associada à presença de M. flocculare no TRS. Além disto, algumas linhagens de M. hyopneumoniae também podem diferir em patogenicidade e virulência. Até o momento, estudos comparativos genômicos e transcritômicos realizados com linhagens de M. hyopneumoniae, e M. flocculare não explicam totalmente as diferenças na patogênese ou virulência entre essas linhagens e espécies. A fim de identificar potenciais determinantes da PES e fornecer uma melhor compreensão das interações patógeno-hospedeiro, o proteoma total de duas linhagens de M. hyopneumoniae, uma patogênica (7448) e outra não patogênica (J), e M. flocculare foram comparadas. Uma abordagem com frações celulares combinada com espectrometria de massas (LC-MS/MS) foi utilizada a fim de analisar comparativamente os proteomas das frações enriquecidas de proteínas citoplasmáticas e de superfície. A detecção média foi de aproximadamente 50% dos proteomas preditos para M. hyopneumoniae e M. flocculare. Muitas das proteínas identificadas foram diferencialmente representadas em M. hyopneumoniae 7448 em comparação com M. hyopneumoniae J e M. flocculare, incluindo potenciais determinantes da PES, como adesinas, proteases e transportadores de membrana. Algumas destas adesinas podem sofrer processamentos proteolíticos pós-traducionais na superfície de M. hyopneumoniae e M. flocculare, produzindo diferentes proteoformas com diferentes propriedades de adesão. Baseado nos dados de LC-MS/MS, foi avaliado o processamento proteolítico diferencial entre os ortológos de adesinas mais abundantes (p97 e p216) ou proteínas de superfície relacionadas a adesão (DnaK, p46 e transportador ABC) das linhagens de M. hyopneumoniae (7448 e J) e M. flocculare. Foram observados eventos de clivagem diferencial entre as linhagens de M. hyopneumoniae e M. flocculare, e entre a superfície e citoplasma. Os dados obtidos evidenciam um cenário complexo de múltiplas proteoformas antigênicas de proteínas relacionadas com a adesão, que são diferenciais entre as linhagens de M. hyopneumoniae e M. flocculare, alterando a arquitetura da superfície e provavelmente contribuindo com a virulência e patogenicidade observada.

Mycoplasma hyopneumoniae and Mycoplasma flocculare are genetically similar bacteria, which coinhabit the porcine respiratory tract. These mycoplasmas share most of the genes known or predicted virulence factors. However, M. hyopneumoniae is considered the primary pathogen of porcine enzootic pneumonia (PEP), while no disease was associated with the presence of M. flocculare. Furthermore, some M. hyopneumoniae strains could also differ in pathogenicity and virulence. To date, comparative genomic and transcriptomic studies performed with M. hyopneumoniae strains and M. flocculare do not fully explain the differences the differences in pathogenesis and virulence among the strains and species. To identify potential PEP determinants and provide novel insights on mycoplasma-host interactions, the whole cell proteomes of two M. hyopneumoniae strains, one pathogenic (7448) and other non-pathogenic (J), and M. flocculare were compared. A cell fractioning approach combined with mass spectrometry (LC-MS/MS) proteomics was used to comparative analyze cytoplasmic and surface-enriched protein fractions. Average detection of ~50% of the predicted proteomes of M. hyopneumoniae 7448 and J, and M. flocculare were achieved. Many of the identified proteins were differentially represented in M. hyopneumoniae 7448 in comparison to M. hyopneumoniae J and M. flocculare, including potential PEP determinants, such as adhesins, proteases, and redox-balancing proteins, among others. Some of these adhesins undergo post-translational endoproteolytic processing on the surface of M. hyopneumoniae and M. flocculare, producing differential proteoforms with differential adhesion properties. Based on LC-MS/MS data, we assessed differential proteolytic processing among orthologs of the five most abundant adhesins (p97 and p216) or adhesion-related surface proteins (DnaK, p46, and ABC transporter xylose-binding lipoprotein) from M. hyopneumoniae strains 7448 (pathogenic) and J (non-pathogenic), and M. flocculare. It was demonstrated that not only bona fide adhesins, but also adhesionrelated proteins undergo proteolytical processing, both in the cytoplasm and surface. Overall, our data provided evidence of a complex scenario of multiple antigenic proteoforms of adhesion-related proteins, that are differential among M. hyopneumoniae strains and M. flocculare, altering the surface architecture and likely contributing to virulence and pathogenicity.