Titelaufnahme

Titel
Stoffwechselregulation im Malariaerreger Plasmodium falciparum und die Rolle von HAD4, HAD5 und Apyrase
Weitere Titel
Metabolic Regulation in the Malaria Parasite Plasmodium falciparum and the Role of HAD4, HAD5 and Apyrase
AutorInnenKarnthaler, Markus
Erschienen2018
Datum der AbgabeJuni 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Malaria / Plasmopdium falciparum / HAD superfamily / Haloacid dehydrogenase superfamily / HAD4 / HAD5 / Apyrase / Metabolomics
Schlagwörter (EN)Malaria / Plasmopdium falciparum / HAD Superfamilie / Haloacid Dehydrogenase Superfamilie / HAD4 / HAD5 / Apyrase / Metabolomics
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Malaria ist nach wie vor eine Bürde für die öffentliche Gesundheit mit direkten Auswirkungen auf die Wirtschaft einiger der ärmsten Länder der Welt. Resistenzen gegen gegenwärtige Medikamente sind im Vormarsch und machen die Entwicklung neuer Therapien von Nöten, um die Krankheit kontrollieren zu können. Prof. McConvilles Forschungsgruppe konnte kürzlich zeigen, dass Phosphatasen, die zur Enzymfamilie der Haloacid Dehydrogenasen gehören, eine wichtige Rolle im zentralen Kohlenstoffmetabolismus haben. Wir verwenden hier reverse Genetik und auf umfassende Massenspektrometrie basierende Metabolomic Ansätze, um die Rolle zweier neuer Mitglieder dieser Familie, HAD4 (PF3D7_1118400), HAD5 (PF3D7_0303200), als auch einer in P. falciparum einzigartigen Nukleotidase, einer Apyrase, zu untersuchen. Wir zeigen, dass ein Knockdown der Apyrase zu einem leichten Anstieg im Parasitenwachstum und einem geringen Zuwachs einiger Nukleotide bewirkt, was annehmen lässt, dass es sich hierbei auf Grund der Rolle in der Nukleotidsynthese um einen negativen Regulator des Wachstums handelt. Knockdown von HAD4 zeigte ebenfalls minimalen Effekt auf das Wachstum. Stoffwechseluntersuchungen hingegen zeigten einen neuen und bisher in P. falciparum unbeschriebenen Stoffwechselweg auf, der in der Umsetzung von 2,3-Bis-O-(geranylgeranyl) Glycerol 1-Phosphat zu 2,3-(O-Geranylgeranyl)-sn-Glycerol-1-Phospho-L-Serin involviert ist. HAD5 zeigte allerdings unter Knockdown einen starken Wachstumsphänotyp und Veränderungen in intrazellulären Levels freier Fettsäuren. Der Umstand, dass HAD5 eine N-terminale Lipin-Domäne besitzt, welche üblicherweise in der Phospholipid-Biosynthese eine Rolle spielt, könnte den Phänotyp unter Verlust der HAD- oder Lipin-Domäne erklären. Weiteres gezieltes Stoffwechselprofiling und in vitro Enzymassays werden dabei helfen, die Rolle dieser Enzyme im Metabolismus voll zu verstehen.

Zusammenfassung (Englisch)

Malaria remains a major public health burden and impacts directly on the economic development of some of the poorest countries in the world. Resistance to current first-line treatments is spreading, highlighting the need to develop new antimalarial drugs to control the disease. Prof. McConville’s group has recently shown that metabolic phosphatases, belonging to the haloacid dehalogenase family of enzymes, have important roles in regulating central carbon metabolism. Here we utilize reverse genetic and comprehensive mass spectrometry-based metabolomic approaches to investigate the role of two new members of this enzyme family, termed HAD4 (PF3D7_1118400), HAD5 (PF3D7_0303200), as well as the P. falciparum unique nucleotidase apyrase. We show that knockdown of the apyrase leads to modest increase in parasite growth and a subtle increase in the levels of some nucleotides, indicating that it might be a negative regulator of growth through nucleotide synthesis pathways. Knockdown of HAD4 also had minimal effect on growth, while metabolomic analysis highlighted changes in a previously undescribed pathway involving the conversion of 2,3-Bis-O-(geranylgeranyl) glycerol 1-phosphate to 2,3-(O-Geranylgeranyl)-sn-glycerol-1-phospho-L-serine. In contrast, knock-down of HAD5 resulted in a severe growth phenotype and changes in intracellular levels of free fatty acids. As HAD5 contains an N-terminal Lipin domain, commonly involved in phospholipid biosynthesis, the growth phenotype of this mutant line could be due to loss of either HAD and/or Lipin domains. Further targeted metabolic profiling and in vitro enzymatic assays will help to fully understand the roles of these enzymes.