Characterization of an oncofetal chondroitin sulfate epitope in cancer

Abstract

Plasmodium falciparum is a malaria parasite that can infect humans. When the parasite replicates inside the erythrocytes, they become susceptible to elimination by the immune system. However, to avoid this elimination, the parasite expresses adhesion proteins on the surface of infected erythrocytes (iEs). The adhesion proteins anchor erythrocytes to specific receptors in the host. Carbohydrate called chondroitin sulfate (CS) is present in different tissues in the human body. However, in the human placenta is present a CS with very specific characteristics called oncofetal-CS (of-CS). Erythrocytes infected by the malaria parasite express to the surface the VAR2CSA protein that specifically binds to of-CS. The link between VAR2CSA-CS causes placental malaria (PM), a disease that can be deadly. The placenta cells and cancer cells have some similar characteristics, such as: rapid cell growth, migration, cell invasion and specific CS. PM affects a large part of the world's population and so it is very important to find a possible vaccine. The characterization of the CS present specifically in the placenta and the characterization of its binding to the VAR2CSA protein is fundamental, however it is very difficult to characterize CS through the common methods. Cancer is also a deadly disease that affects a large number of the world's population. The characterization of CS in cancer cells would be very important in pathogenesis, treatment and diagnosis. In the present work a human placenta sample was used from which CS was extracted through various methods of tissue purification. Posteriorly, the CS of the sample was analyzed by analytical methods, such as High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS). The CS chain is a combination of many characteristics that makes it specific and difficult to characterize. However, through the work performed it has been found that 4-O sulphation in the CS chain is required for its binding to the VAR2CSA protein. This search also demonstrated that the CS binding fragment to the VAR2CSA protein shows little sulfation. This work aims to contribute to new studies of therapeutic compounds and to the diagnosis of cancer, as well as to possible anti-malaria vaccine.

Plasmodium falciparum é um parasita da malária que pode infetar seres humanos. Quando o parasita replica dentro dos eritrócitos, eles tornam-se suscetíveis à eliminação pelo sistema imunológico. No entanto, para evitar esta eliminação, o parasita expressa proteínas de adesão na superfície de eritrócitos infetados. As proteínas de adesão ancoram os eritrócitos a receptores específicos no hospedeiro. Carboidratos designados de chondroitin sulfate (CS) estão presentes em diferentes tecidos no corpo humano. No entanto, na placenta humana está presente um CS com características muito específicas chamado oncofetal-CS (of-CS). Os eritrócitos infetados pelo parasita da malária expressam à superfície a proteína VAR2CSA que se liga especificamente a CS. A ligação entre VAR2CSA-CS provoca malária placentária, uma doença que pode ser mortal. As células da placenta e as células de cancro têm algumas características semelhantes, tais como: crescimento rápido de células, migração, invasão celular e CS com características específicas. A malária placental afeta uma grande parte da população mundial e por isso é muito importante encontrar uma possível vacina. A caracterização do CS presente especificamente na placenta e a caracterização da sua ligação à proteína VAR2CSA é fundamental, no entanto é muito difícil caracterizar as cadeias de CS através dos métodos comuns. O cancro também é uma doença mortal que afeta um grande número da população mundial. A caracterização de CS em células de cancro seria muito importante na patogênese, tratamento e diagnóstico. No presente trabalho foi utilizada uma amostra de placenta humana a partir da qual o CS foi extraído através de vários métodos de purificação de tecidos. Posteriormente, a amostra de CS foi analisada por métodos analíticos, tais como High Performance Liquid Chromatography (HPLC) e por Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS). A cadeia CS é uma combinação de muitas características o que a torna muito específica e difícil de caracterizar. No entanto, através do trabalho realizado verificou-se que a sulfatação de 4-O na cadeia CS é necessária para a sua ligação à proteína VAR2CSA. Esta pesquisa demonstrou que o fragmento de ligação de CS à proteína VAR2CSA apresenta pouca sulfatação. Este trabalho tem como objetivo contribuir para novos estudos de compostos terapêuticos e para o diagnóstico de câncer, bem como a possível vacina anti-malária.