Trypanosoma cruzi é um protozoário unicelular responsável pela doença tropical negligenciada (DTN) denominada doença de Chagas (tripanossomíase americana), uma doença endêmica em 21 países da América do Sul e Central. A doença de Chagas também se apresenta como uma preocupação emergente de saúde global com casos reportados na América do Norte, Europa, Japão e Austrália. A doença pode apresentar diferentes formas clínicas e as opções de tratamentos disponíveis, Benznidazol e Nifurtimox, são limitadas devido à alta toxicidade, efeitos colaterais e reduzida eficácia do tratamento devido à resistência apresentada pelos parasitas. As cepas de T. cruzi são geneticamente diversas com implicações na patogenicidade e virulência, progressão e desfecho da doença, além da susceptibilidade/resistência a drogas. Nesta tese, será apresentada a aplicação da espectrometria de massas para elucidar os principais aspectos moleculares de T. cruzi, incluindo: 1) modulação sistemática do proteoma entre estágios e entre diferentes cepas e espécies de parasitas e 2) modulação de modificações pós-traducionais (PTMs) de T. cruzi. Relativo à parte proteômica, será apresentado A) A modulação de proteínas de membrana da cepa CL14 de T. cruzi durante a progressão da fase exponencial para a fase estacionária a fim de elucidar as mudanças moleculares durante os estágios iniciais de metaciclogênese e B) análise global de perfis de expressão de proteínas entre cepas de T. cruzi e espécies de tripanossomas intimamente relacionadas. A análise de PTMs por espectrometria de massas dará enfoque A) na modulação da S-nitrosilação de proteínas em tripomastigotas seguida pela incubação com a matriz extracelular do hospedeiro, B) na análise global das mudanças conformacionais de glicoproteínas e C) no mapeamento do glicoproteoma (N- e O-ligados), glicoma (N- e O-glicanos) e suas respectivas expressões diferenciais entre as cepas de T. cruzi e espécies de tripanossomas intimamente relacionadas. Considerando todos os achados, esta tese mostra a importância da proteômica no estudo das mudanças moleculares na expressão de proteínas e modificações pós-traducionais durante a interação patógeno-hospedeiro. Especificamente, os métodos desenvolvidos e implementados neste estudo serão úteis para a comunidade científica para estudar, além de infecções pelo T. cruzi, outros sistemas biológicos. Finalmente, este trabalho elucida o papel de proteínas específicas e modificações pós-traducionais, alvos para o diagnóstico e terapia da doença de Chagas.

Trypanosoma cruzi is a unicellular protozoan parasite responsible for the neglected tropical disease (NTD) termed Chagas disease (American Trypanosomiasis), a disease endemic in 21 South and Central American countries. Chagas disease is also an emerging global health concern with cases reported in Northern America, Europe, Japan, and Australia. The disease presents in variable clinical forms, and the treatment options available, Benznidazole and Nifurtimox are limited by high toxicities, side effects and decreasing treatment efficiency due to resistance by T. cruzi parasites. T. cruzi strains are genetically diverse, with implications on pathogenicity and virulence, disease progression and outcome, and drug susceptibility/resistance. In this thesis, the application of mass spectrometry to elucidate key T. cruzi molecular aspects will be presented, including: 1) system-wide modulation of the proteome between growth stages and between different parasite strains and species, and 2) modulation of T. cruzi posttranslational modifications (PTMs). For the proteomics part, A) the modulation of membrane proteins of T. cruzi CL14 strain during progression from exponential to stationary growth phases to elucidate the molecular changes during the early stages of metacyclogenesis, and B) the systems-wide protein expression profiles between T. cruzi strains and closely related trypanosome species will be presented. Analysis of PTMs by mass spectrometry will focus on: A) the modulation of T. cruzi trypomastigote protein S-nitrosylation following incubation with host extracellular matrix, B) the systems-wide analysis of glycoprotein conformational changes, and C) the mapping of intact N- and O-linked glycoproteomes and N- and O-glycomes, and their differential expression between T. cruzi strains and closely related trypanosome species. Taken together, this thesis shows the importance of proteomics in studying the molecular changes in protein expression and PTMs during host-pathogen interaction. Specifically, the methods developed and implemented in this thesis will be useful for the scientific community to study not only T. cruzi infections but also other biological systems. Finally, this thesis sheds new lights on the role of specific protein and PTMs targets for Chagas disease diagnostic and therapy.