Náhled do biochemie trypanozomatid

Mgr. Ľubomíra CHMELOVÁ

Doctoral thesis

Insights into biochemistry of trypanosomatids

Abstract:

Members of the family Trypanosomatidae are unicellular obligatory parasites with highly adaptable-to-the-environmental-changes metabolism inhabiting wide range of vectors and hosts. Catalase is one example of the metabolic adaptations of trypanosomatids. The gene was likely not present in the genome of their ancestor. However, it was gained three times independently from three different sources during evolution of this group. For that reason, we were interested in the biochemical characterization of these proteins in vitro. Previous studies have shown the incompatibility of catalase with the dixenous life cycle in the case of Trypanosoma brucei and T. cruzi. To complement these data, we aimed to understand the effect of catalase expression in dixenous Leishmania mexicana, a member of the subfamily Leishmaniinae. Monoxenous members of this subfamily possess catalase-encoding gene implying that catalase was lost secondarily in the dixenous species. Thus, we aimed to investigate the effect of catalase ablation in vivo and in vitro in Leptomonas seymouri, a thermotolerant monoxenous representative of the subfamily Leishmaniinae possessing catalase. Isocitrate dehydrogenase is an enzyme present in a cell in several isoforms. Only one of them is involved in the tricarboxylic acid cycle, while other isoforms function in the protection against reactive oxygen species or produce NADPH for catabolic and anabolic processes. We aimed to study the cofactor preference, activity, localization and evolutionary origin of isocitrate dehydrogenases in 17 trypanosomatid species. Blastocrithidia nonstop is an interesting trypanosomatid because of its non-canonical genetic code, in which all 3 stop codons encode amino acids leaving just one of them to also serve as a genuine termination codon. We aimed to predict and compare the metabolic potential of this species with that of the model well-studied trypanosomatids.

Abstract:

Členové čeledi Trypanosomatidae jsou jednobuněční, obligátní paraziti obývající široké spektrum vektorů a hostitelů a vyznačující se metabolismem vysoce přizpůsobivým environmentálním změnám. Enzym kataláza je jedním z příkladu metabolického přizpůsobení trypanosomatid. Gen pro tento enzym pravděpodobně nebyl přítomný v genomu jejich společného předka. Během evoluce trypanosomatid byl nezávisle získán ze třech různých zdrojů. Z tohoto důvodu jsme chtěli biochemicky charakterizovat tyto proteiny in vitro. Předchozí studie ukázaly nekompatibilitu mezi přítomností katalázy a dixením životním cyklem u patogenních druhů Trypanosoma brucei a Trypanosoma cruzi. Pro doplnění vědomostí jsme se rozhodli studovat efekt exprese enzymu katalázy v dixením patogenním druhu Leishmania mexicana patřícím taxonomicky do podčeledě Leishmaniinae. Monoxení členové téhle podčeledě mají ve svém genomu gen pro katalázu kódovaný, což naznačuje jeho sekundární ztrátu u dixeních druhů. Proto jsme se taky zaměřili na studium in vivo a in vitro efektu delece katalázy z genomu Leptomonas seymouri, termotolerantního, monoxeního druhu patřícího do výše zmíněné podčeledě. Isocitrátdehydrogenáza je enzym, přítomný v buňce v několika isoformách. Jedna z isoforem je zapojena do Krebsova cyklu a funkce dalších spočívá v ochraně před reaktivními formami kyslíku nebo produkci NADPH pro katabolické a anabolické procesy. Naším cílem bylo studium těchto isoforem - preference kofaktoru, enzymové aktivity, lokalizace a evolučního původu v 17 vybraných členech čeledě Trypanosomatidae. Blastocrithidia nonstop je zajímavým zástupcem trypanosomatid z důvodu využívaní nekanonického genetického kódu - všechny 3 STOP kodony kódují aminokyseliny, přičemž jenom jeden z nich má zároveň funkci STOP kodónu. Naším cílem bylo předpovědět metabolický potenciál tohoto druhu a porovnat jej s detailně prostudovanými zástupci čeledě.

Keywords

Trypanosomatidae, metabolismus, kataláza, Leishmaniinae, isocitrátdehydrogenáza

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 8. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 17. 9. 2024
• Supervisor: prof. Vyacheslav Yurchenko, Ph.D., prof. Vyacheslav Yurchenko, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Biology