Research Article

Metallopeptidases of Toxoplasma gondii: in silico identification and gene expression

Métallopeptidases de Toxoplasma gondii : identification in silico et expression génique

¹ EA 7510, ESCAPE, Laboratory of Parasitology-Mycology, University of Reims Champagne-Ardenne, 51100 Reims, France
² Laboratory of Parasitology-Mycology, Toxoplasmosis National Reference Center, Toxoplasma Biological Resource Center, Maison Blanche Hospital, 51100 Reims, France
³ UMR7245 CNRS-MNHN, National Museum of Natural History, Department Adaptations of the Living, 75005 Paris, France

^* Corresponding author: ivillena@chu-reims.fr

Received: 15 September 2017
Accepted: 16 April 2018

Abstract

Metallopeptidases are a family of proteins with domains that remain highly conserved throughout evolution. These hydrolases require divalent metal cation(s) to activate the water molecule in order to carry out their catalytic action on peptide bonds by nucleophilic attack. Metallopeptidases from parasitic protozoa, including Toxoplasma, are investigated because of their crucial role in parasite biology. In the present study, we screened the T. gondii database using PFAM motifs specific for metallopeptidases in association with the MEROPS peptidase Database (release 10.0). In all, 49 genes encoding proteins with metallopeptidase signatures were identified in the Toxoplasma genome. An Interpro Search enabled us to uncover their domain/motif organization, and orthologs with the highest similarity by BLAST were used for annotation. These 49 Toxoplasma metallopeptidases clustered into 15 families described in the MEROPS database. Experimental expression analysis of their genes in the tachyzoite stage revealed transcription for all genes studied. Further research on the role of these peptidases should increase our knowledge of basic Toxoplasma biology and provide opportunities to identify novel therapeutic targets. This type of study would also open a path towards the comparative biology of apicomplexans.

Résumé

Les métallopeptidases sont une famille de protéines dont les domaines restent hautement conservés tout au long de l’évolution. Ces hydrolases nécessitent un ou plusieurs cations métalliques divalents pour activer la molécule d’eau afin de réaliser leur action catalytique sur la liaison peptidique par une attaque nucléophile. Les métallopeptidases provenant de protozoaires parasites, y compris Toxoplasma, sont étudiées en raison de leur rôle crucial dans la biologie du parasite. Dans la présente étude, nous avons examiné la base de données de T. gondii en utilisant des motifs PFAM spécifiques des métallopeptidases en association avec la base de données de peptidases MEROPS (version 10.0). Quarante-neuf gènes encodant des protéines avec des signatures de métallopeptidases ont été identifiés dans le génome de Toxoplasma. L’utilisation d’Interpro Search a permis de découvrir l’organisation des domaines / motifs ainsi que les orthologues présentant la plus haute similarité par BLAST et ont été utilisés pour l’annotation. Ces 49 métallopeptidases de Toxoplasma ont été regroupées dans les 15 familles décrites dans la base de données MEROPS. L’analyse expérimentale de l’expression de leurs gènes au stade tachyzoïte a révélé la transcription de tous les gènes étudiés. D’autres recherches sur l’implication de ces peptidases devraient accroitre notre connaissance de la biologie fondamentale de Toxoplasma et fournir des opportunités pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Une telle étude ouvre également la voie à la biologie comparée des Apicomplexa.