Ao contrário dos estudos protêomicos de espécies não patogênicas que visam principalmente à caracterização das frações citoplasmática e de membrana, os estudos realizados com espécies patogênicas de Corynebacterium tem como o principal objetivo o estudo com proteínas presentes na superfície celular bacteriana e proteínas extracelulares. Bactérias possuem vários sistemas que permitem a translocação de diferentes fatores em torno da membrana celular, estes produtos quando exportados desempenham um papel importante na patogênese bacteriana. Na qual permitem, a adesão e invasão da célula hospedeira, bem como a aquisição de nutrientes para a sobrevivência bacteriana. Além disso, muitos destes fatores exportados favorecem o processo de defesa contra o sistema imune (Schneewind & Missiakas, 2012; Chang et al., 2014). Assim a caracterização destas frações proteicas, além de favorecer um conhecimento acerca da
virulência bacteriana, podem representar alvos para o desenvolvimento de vacinas e testes de imunodiagnóstico.
Corynebacterium diphtheriae
C. diphtheriae é o agente etiológico da difteria, uma doença infectocontagiosa causada pela ação da exotoxina diftérica produzida por este patógeno. A difteria é caracterizada pela formação de lesões, contendo pseudomembranas na pele e vias respiratórias. Em alguns casos, a toxina pode atingir a via circulatória, e consequentemente promover lesões em alguns órgãos como o coração, o que pode resultar no óbito de alguns pacientes. A principal via de transmissão da difteria é através do contato direto, tosse e espirros. O diagnóstico normalmente é realizado clinicamente ou através da cultura bacteriológica associada a exames bioquímicos ou a partir de teste sanguíneos (Hadfield et al., 2000).
Uma análise pan-genômica de 13 linhagens de C. diphtheriae, demonstrou um tamanho médio do genoma destas linhagens de aproximadamente 2,4 Mb, além do número médio de 2.294 genes, codificantes de proteína (Trost et al., 2012). Entretanto, apesar da importância deste patógeno na saúde pública, apenas dois estudos protêomicos de C. diphtheriae foram realizados (Hansmeier et al., 2006b; Ott et al., 2010).
Hansmeier et al. (2006b) conduziram uma análise do proteoma extracelular e de superfície celular de C. diphtheriae, no qual foi possível estabelecer mapas proteicos para estas duas frações. A combinação das técnicas de 2-DE e MALDI-TOF-MS permitiu a identificação de 107 proteínas extracelulares e 58 proteínas de superfície. Contudo, apenas 85 diferentes proteínas de C. diphtheriae foram caracterizadas. Em suma, esta análise proteômica de C. diphtheriae
permitiu identificar várias proteínas que favorecem tanto a virulência e patogenicidade, quanto processos fisiológicos básicos deste patógeno.
Um estudo foi conduzido com uma linhagem mutante de C. diphtheriae para o gene que codifica uma proteína hipotética (DIP1281), com o objetivo de confirmar a hipótese de que esta proteína poderia estar associada à invasão celular. Entretanto, neste estudo, foi demonstrado que esta proteína não desempenha papel no processo patogênico de C. diphtheriae, no entanto está envolvida na organização da parede celular de C. diphtheriae. Além disso, a análise do proteôma de superfície celular da linhagem DIP1281, utilizando SDS-PAGE, Western blotting e 2-DE, demonstrou alteração no perfil eletroforético da linhagem mutante, quando comparado com a linhagem selvagem (Ott et al., 2010).
Corynebacterium jeikeium
C. jeikeium é um dos mais frequentes Corynebacterium isolados dentro de ambientes hospitalares. Esta bactéria é isolada principalmente de pacientes imunodeprimidos, dispositivos médicos, longo período hospitalar e terapia com espectro de antibióticos. O espectro clínico das manifestações causadas por C. jeikeium é bastante amplo, sendo bastante reportada por causar endocardites, septicemia, meningites, pneumonia e osteomielite (Funke et al., 1997).
C. jeikeium apresenta um genoma de aproximadamente 2,4 Mb, contendo 2.104 genes, além de um plasmídeo (pKW4) produtor de bacteriocina (Tauch et al., 2005). A respeito da proteômica desta bactéria, um estudo conduzido por Hansmeier et al. (2007) permitiu gerar mapas proteicos para as seguintes frações celulares: citoplasmática, superfície celular e extracelular. Esta análise proteômica, caracterizou 358 diferentes proteínas de C. jeikeium, que foram agrupadas em 17 processos biológicos. Além disso, este estudo permitiu a reconstituição
de vias metabólicas que favorece processos fisiológicos desta bactéria, além de proteínas que podem desempenhar papel importante na virulência e patogenicidade de C. jeikeium (Hansmeier et al., 2007).
Corynebacterium pseudotuberculosis
O primeiro genoma complemente sequenciado de C. pseudotuberculosis foram os das linhagens 1002_ovis, isolada de um caprino no Brasil e C231_ovis isolada de um ovino na Austrália (Ruiz et al., 2011). Estas linhagens possuem um genoma de aproximadamente 2,3 Mb, e o proteoma predito para estas linhagens foram de 2.059 e 2.053 proteínas para 1002_ovis e C231_ovis, respectivamente (Ruiz et al., 2011).
Com o objetivo de complementar os prévios estudos in silico do genoma das linhagens 1002_ovis e C231_ovis, uma análise comparativa do proteoma extracelular destas linhagens foi conduzido (Pacheco et al., 2011). Neste estudo, utilizando a abordagem LC-MS/MS foram caracterizadas 70 proteínas de 1002_ovis e 67 proteínas de C231_ovis, totalizando 93 diferentes proteínas extracelulares de C. pseudotuberculosis. A análise quantitativa do core-proteoma de 1002_ovis e C231_ovis, revelou diferenças principalmente em proteínas envolvidas no envelope celular, o que pode influenciar em fatores que contribuem para adesão e invasão celular bem como em mecanismos de transporte celular. Além disso, no proteoma de 1002_ovis não foi possível detectar alguns fatores de virulência como a PLD, principal fator de virulência de C. pseudotuberculosis, sugerindo que esta linhagem poderia apresentar baixo potencial de virulência. Contudo, esta análise do proteoma extracelular das linhagens 1002_ovis e C231_ovis, permitiu a validação de dados preditos anteriormente in silico (Pacheco et al., 2011).
Outra análise proteômica comparativa foi realizada entre o proteoma extracelular das linhagens 1002_ovis e C231_ovis. Seyffert et al., (2014) com o objetivo de identificar proteínas antigênicas, além de marcadores para o desenvolvimento de testes de imunodiagnóstico contra a linfadenite caseosa, utilizaram a abordagem SERPA (serological proteome analysis) para caracterizar o imunoproteoma extracelular destas duas linhagens. O core-imunoproteoma foi composto por 11 proteínas imunorreativas, e o imunoproteoma acessório apresentou três proteínas para C231_ovis e duas proteínas para 1002_ovis. Esta análise permitiu a caracterização total de 16 proteínas antigênicas de C. pseudotuberculosis.
Um estudo realizado com uma linhagem mutante para o gene sigE (1002 sigE), demonstrou que o fator extracitoplamático E, é mais susceptível ao estresse nitrosativo. Quando caracterizado o exoproteoma das linhagens selvagem 1002 e mutante 1002 sigE em resposta ao estresse nitrosativo, um total de 104 diferentes proteínas de C. pseudotuberculosis foram identificadas. No proteoma da linhagem selvagem 1002 após exposição ao estresse nitrosativo, foram detectadas proteínas envolvidas em transporte celular, resposta ao estresse nitrosativo e metabolismo celular. Entretanto, o proteoma exclusivo da linhagem 1002 sigE após exposição ao estresse nitrosativo, foi composto principalmente por proteínas envolvidas no crescimento celular, transporte de metais e envolvidas na resposta ao estresse nitrosativo/oxidativo. Os resultados obtidos neste estudo, além de demonstrarem o papel do fator E na resistência de C. pseudotuberculosis ao estresse nitrosativo, demonstraram um grupo de proteínas que podem favorecer o processo de resistência e adaptação deste patógeno, na presença do estresse nitrosativo (Pacheco et al., 2012).
Outro estudo que contribuiu para a identificação de fatores que contribuem para o processo infecioso de C. pseudotuberculosis foi à caracterização do proteoma de superfície
celular de linhagens biovar ovis, isoladas diretamente de linfonodos de animais infectados naturalmente. Um total de 247 proteínas de superfície celular de C. pseudotuberculosis foram caracterizadas. Quando analisado o proteoma das linhagens na condição recuperada, este foi composto por proteínas envolvidas na virulência bacteriana como: chaperonas, proteases, transportadores, resposta ao estresse oxidativo. Além disso, foram detectadas proteínas envolvidas na síntese da parede celular e que participam de processos fisiológicos básicos essenciais para crescimento bacteriano. Este trabalho ainda conseguiu demonstrar um repertório de fatores que podem contribuir para a sobrevivência e adaptação de C. pseudotuberculosis, durante o estágio crônico da infecção, uma vez que esta análise proteômica foi feita a partir de linhagens isoladas de animais com a doença já estabelecida (Rees, et al., 2014).