Mass Spectrometry-Based Comparative Proteomic Analysis of Drug Resistant and Nonresistant Strains of Parasite Trichomonas Vaginalis

Abstract

Trichomonas vaginalis (T. vaginalis) causes sexually transmitted disease, trichomoniasis. Acute infections can result in cervical cancer, pelvic inflammatory disease, HIV-1 infection, preterm births, and low birth weight. Metronidazole, an antibiotic, is the standard treatment of the disease. However, in some cases T. vaginalis shows resistance to metronidazole thus treatment fails. Nevertheless, resistance mechanism of the parasite is not fully understood. Mass spectrometry has become an important tool in proteomic analysis with the emergence of soft ionization techniques instead of traditional protein identification and sequencing methods. In this study, a comparative gel-free proteomic analysis based on mass spectrometry with soft ionization technology was performed in two sets for resistant and non-resistant strains of T. vaginalis parasite isolated from clinical cases. Total proteins were digested by in solution digestion method and separated with high pH reversed-phase liquid chromatography. After fractions were concatenated, each fraction of sample was analyzed by reversed-phase liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) and proteins were identified by database search. Common and differential proteins between resistant and two sensitive trichomoniasis samples were compared according to their molecular function. Results indicate that ferredoxin 5 and hydroxyl amine reductase are differential proteins with iron-sulfur cluster binding activity identified for only resistant strain. Thioredoxin reductase, alcohol dehydrogenase, superoxide dismutase, pyruvate:ferredoxin oxidoreductase are studied proteins in the literature and also identified as common proteins in all strains for this study. These proteins might have a role in drug resistance mechanism of T. vaginalis.

Trikomonas vajinalis (T. vajinalis) cinsel yolla bulaşan trikomoniyaz hastalığına sebep olur. Akut enfeksiyonları servikal kanser, pelvik inflamatuar hastalığı, HIV1 enfeksiyonu, erken doğum ve düşük doğum ağırlığı ile sonuçlanabilir. Bir antibiyotik olan metronidazol, hastalığın standart tedavisidir. Yine de bazı durumlarda T. vajinalis metronidazole direnç gösterir, bu yüzden tedavi başarısız olur. Buna rağmen parazitin direnç mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Kütle spektrometrisi, geleneksel protein tanımlama ve sıralama yöntemleri yerine yumuşak iyonizasyon tekniklerinin ortaya çıkmasıyla proteomik analizde önemli bir araç haline gelmiştir. Bu çalışmada, klinik vakalardan izole edilen T. vajinalis parazitinin dirençli ve dirençsiz suşları için iki set halinde yumuşak iyonizasyon teknolojisi ile kütle spektrometresine dayalı karşılaştırmalı jel içermeyen proteomik analizi yapıldı. Toplam proteinler, çözelti içinde parçalama methoduyla parçalandı ve yüksek pH ters fazlı sıvı kromatografisiyle ayrıldı. Fraksiyonlar birleştirildikten sonra, numunenin her bir fraksiyonu ters fazlı sıvı kromatografisi elektrosprey iyonizasyon tandem kütle spektrometresi (LC-ESI-MS / MS) ile analiz edildi ve proteinler veri tabanı araştırması ile tanımlandı. Dirençli ve iki dirençsiz trikomoniasis örnekleri arasındaki ortak ve farklanan proteinler moleküler fonksiyonlarına göre karşılaştırıldı. Sonuçlar, ferredoxin 5 ve hidroksilamin reduktazın yalnızca dirençli suş için belirlenmiş diferansiyel proteinler olduğunu göstermektedir. Tioredoksin redüktaz, alkol dehidrojenaz, süperoksit dismutaz, piruvat:ferredoksin oksidoredüktaz, literatürde incelenen proteinlerdir ve ayrıca bu çalışma için bütün suşlarda ortak proteinler olarak tanımlanmaktadır. Bu proteinlerin, T. vaginalis'in ilaç direnç mekanizmasında bir rolü olabilir.