Predicción integral de epitopes T del parásito intracelular Babesia bovis mediante herramientas inmunoinformáticas e inmunoproteómicas

Abstract

La Babesiosis bovina es una infección causada por los parásitos protozoarios Babesia bovis y B. bigemina. Ambas especies son transmitidas por garrapatas que habitan en el NOA y NEA y ocasionan importantes pérdidas económicas al sector ganadero. La infección por Babesia sp. puede controlarse a través de la vacunación con cepas atenuadas. Sin embargo, estas vacunas poseen una serie de desventajas en su producción y uso. Como el parásito desarrolla su ciclo vital estrictamente dentro de los eritrocitos, las células presentadoras de antígeno como los macrófagos del bazo fagocitan los eritrocitos parasitados, por lo que sus péptidos son presentados pincipalmente por las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad clase II bovino (codificado principalmente por el gen BoLA-DRB3). Por estas razones, la identificación racional de epitopes B y de epitopes T presentados por las células del hospedador bovino resulta fundamental para su inclusión futura en vacunas de diseño racional como alternativas superadoras a la vacuna viva atenuada. Con este objetivo, en esta tesis se realizó la identificación de epitopes T de B. bovis mediante herramientas bioinformáticas y proteómicas. En primer lugar, se realizó una caracterización genética de la diversidad el gen BoLA-DRB3 en las razas bovinas más utilizadas en el norte argentino. Utilizando esta información y la proveniente de la secuenciación del genoma de una cepa virulenta argentina de B. bovis, se realizaron predicciones bioinformáticas de epitopes T con su posterior validación experimental, identificando así 7 péptidos T provenientes de 6 proteínas del parásito. Además, ideamos y pusimos a punto un modelo de interacción parásito-célula hospedadora bovina para la identificación de péptidos T de B. bovis, que permitió la identificación de 28 péptidos consenso novedosos por una estrategia de inmunopeptidómica. En resumen, este trabajo aportó primer reporte de diversidad del gen BoLA-DRB3 en razas puras y mixtas cebuinas en Argentina, lo cual contribuye no sólo a los esfuerzos continuos de categorizar las frecuencias alélicas del complejo mayor de histocompatibilidad por raza y localidad, sino también al diseño de vacunas a base de péptidos. Además, aportó el diseño novedoso de un flujo de trabajo para realizar predicciones de epitopes T para esta especie. Por último, en este trabajo se desarrolló un modelo experimental original para identificar con éxito péptidos T presentados naturalmente por el bovino.

Bovine Babesiosis is an infection caused by the protozoan parasites Babesia bovis and B. bigemina. Both species are transmitted by ticks that inhabit the Argentine northeast and northwest, and they cause important economic losses to the livestock sector. Infection by Babesia sp. can be controlled through vaccination with attenuated strains. However, these vaccines have several disadvantages in their production and use. As the parasite develops its life cycle strictly within erythrocytes, antigen presenting cells such as spleen macrophages phagocytose parasitized erythrocytes, so their peptides are presented mainly by bovine class II major histocompatibility complex molecules (encoded mainly by the BoLA-DRB3 gene). For these reasons, the rational identification of B-cell epitopes and T- cell epitopes presented by bovine host cells is essential for their future inclusion in rationally designed vaccines as superior alternatives to the live attenuated vaccine. With this objective, in this thesis the identification of B. bovis T epitopes were carried out using bioinformatics and proteomic tools. First, a genetic characterization of the diversity of the BoLA-DRB3 gene was carried out in the most widely used bovine breeds in northern Argentina. Using this information and the information obtained from the sequencing of the genome of a virulent argentinian strain of B. bovis, bioinformatic predictions of T epitopes were made with their subsequent experimental validation, thus identifying 7 T- cell peptides from 6 parasite proteins. In addition, we desiged and developed a bovine host-cell parasite interaction model for the identification of B. bovis T-peptides, which aided in the identification of 28 novel consensus peptides by an immunopeptidomics strategy. In summary, this work provided the first report on the diversity of the BoLA-DRB3 gene in purebred and mixed Zebu breeds in Argentina, which contributes not only to the ongoing efforts to categorize the allele frequencies of the major histocompatibility complex by breed and locality, but also to the design of peptide-based vaccines. In addition, this work provided the novel design of a workflow to perform T epitope predictions for this species. Finally, we presented an original experimental model to successfully identify the T peptides naturally presented by the bovines.