Molecular characterization of EcCLP1, a new putative cathepsin L protease from Echinococcus canadensis

Abstract

Echinococcus granulosus sensu lato is a platyhelminth parasite and the etiological cause of cysticechinococcosis (CE), a zoonotic and neglected disease that infects animals and humans worldwide. As a part of thebiological arsenal of the parasite, cathepsin L proteases are a group of proteins that are believed to be essential forparasite penetration, immune evasion, and establishment in the tissues of the host. In this work, we have clonedand sequenced a new putative cathepsin L protease from Echinococcus canadensis (EcCLP1). The bioinformatic anal-ysis suggests that EcCLP1 could be synthesized as a zymogen and activated after proteolytic cleavage. The multiplesequence alignment with other cathepsin proteases reveals important functional conserved features like a conservedactive site, an N-linked glycosylation residue, a catalytic triad, an oxyanion hole, and three putative disulfide bonds.The phylogenetic analysis suggests that EcCLP1 could indeed be a cathepsin L cysteine protease from clade 1 as itgrouped with cathepsins from other species in this clade. Modeling studies suggest that EcCLP1 has two domainsforming a cleft where the active site is located and an occluding role for the propeptide. The transcriptomic analysisreveals different levels of cathepsin transcript expression along the different stages of the parasite life cycle. The whole-mount immunohistochemistry shows an interesting superficial punctate pattern of staining which suggests a secretorypattern of expression. The putative cathepsin L protease characterized here may represent an interesting tool for diag-nostic purposes, vaccine design, or a new pharmacological target for antiparasitic intervention.

Echinococcus granulosus sensu lato est un Plathelminthe parasite et la cause étiologique de l’échinococcose kystique (EK), une maladie zoonotique et négligée qui infecte les animaux et les humains dans le monde entier. En tant que partie de l’arsenal biologique du parasite, les protéases de type cathepsine L sont un groupe de protéines considérées comme essentielles à la pénétration du parasite, l’évasion immunitaire et son établissement dans les tissus de l’hôte. Dans ce travail, nous avons cloné et séquencé une nouvelle protéase putative de type cathepsine L d’Echinococcus canadensis (EcCLP1). L’analyse bioinformatique suggère qu’EcCLP1 pourrait être synthétisée sous forme de zymogène et activée après clivage protéolytique. L’alignement de séquences multiples avec d’autres protéases de type cathepsine révèle d’importantes caractéristiques fonctionnelles conservées telles qu’un site actif conservé, un résidu de glycosylation lié à N, une triade catalytique, un trou oxyanion et trois liaisons disulfure putatives. L’analyse phylogénétique suggère qu’EcCLP1 pourrait en effet être une protéase de type cathepsine L du clade 1 car elle se regroupe avec les cathepsines d’autres espèces de ce clade. Les études de modélisation suggèrent qu’EcCLP1 possède deux domaines formant une fente où se trouve le site actif et un rôle d’occlusion pour le propeptide. L’analyse transcriptomique révèle différents niveaux d’expression du transcrit de la cathepsine au cours des différentes étapes du cycle de vie du parasite. L’immunohistochimie de montages entiers montre un intéressant motif de coloration ponctuée superficielle qui suggère un modèle d’expression sécrétoire. La protéase putative de type cathepsine L caractérisée ici peut représenter un outil intéressant à des fins de diagnostic, de conception de vaccins ou une nouvelle cible pharmacologique pour une intervention antiparasitaire.