Datum: 23.02.2018
Parazitologové nabourali dogma o neměnném složení mitochondriální turbíny produkující energii
Parazitologové z Biologického centra AV ČR společně s vědci z Cambridgeské univerzity, mezi nimiž byl i nositel Nobelovy ceny za chemii z roku 1997, John E. Walker, rozluštili strukturu mitochondriálního podkomplexu F1-ATPázy u jednobuněčného parazita Trypanosoma brucei. V tomto komplexu našli novou složku, která se v buňkách jiných organismů nevyskytuje. Vzhledem k tomu, že objevený komplex má pro fungování buňky zásadní význam, může se stát klíčem pro další vývoj slibných látek na léčbu spavé nemoci, již tento parazit způsobuje.
Mitochondrie fungují v buňce jako minielektrárny - vyrábějí energii v podobě chemické sloučeniny adenosintrifosfátu (ATP), který slouží jako palivo pro průběh jiných reakcí v buňce. ATP se „vyrábí“ při procesu buněčného dýchání na vnitřní mitochondriální membráně pomocí bílkovinného komplexu FoF1-ATP syntáza, který slouží jako rotační turbína. Aktivita této turbíny je v buňce nezastupitelná, a proto její struktura a funkce zůstávají striktně konzervativní a neměnné u buněk většiny organismů. Vědci však zjistili, že u studovaného parazita Trypanosomy brucei, je tomu jinak.
„Už prvotní tomografické studie mitochondrií Trypanosomy brucei odhalily, že komplex F1-ATPázy se vymyká. Po několikaleté intenzivní experimentální práci jsme nakonec získali krystalickou strukturu tohoto komplexu v atomickém rozlišení a tuto domněnku jsme s naprostou určitostí potvrdili,“ říká Alena Zíková z Parazitologického ústavu BC AV ČR. Zatímco u většiny organismů se daný komplex skládá výhradně z pěti stavebních kamenů (podjednotek a, β, g, d, e), u studovaného parazita obsahuje komplex F1-ATPázy ještě šestou unikátní podjednotku.
Na obrázku: F1-ATPázy jsou extrémně konzervované proteinové komplexy jak u eukaryot, tak u prokayrot. Výjimka je známa pouze o organismů ze skupiny Euglenozoa. Aktivní F1-ATPáza vyizolovaná ze savčího parazita Trypanosoma brucei obsahuje tři kopie nové podjednotky p18 a každá ze tří katalytických podjednotek alpha je rozštěpena na dva fragmenty proteolýzou odehrávající se in vivo.
„Naše studie vyvrací dlouhodobé dogma o neměnném a konzervativním složení podkomplexu F1-ATPázy,“ dodává Alena Zíková s tím, že objev může posloužit medicínským účelům. Díky tomu, že má tento komplex v buňce parazita nezbytnou a nezastupitelnou roli a zároveň se výrazně odlišuje od stejného komplexu u buněk člověka, představuje slibnou substanci pro vývoj nových léčivých látek. Tyto látky mohou být využity nejen k léčbě spavé nemoci, ale také dalších lidských onemocnění způsobených příbuznými druhy T. brucei, a to leishmániemi a parazitem Trypanosoma cruzi.
Práce byla publikována v prestižním mezinárodním časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America v únoru 2018.
Publikace:
Gahura O., Šubrtová K., Váchová H., Panicucci B., Fearnley I.M., Harbour M.E., Walker J.E., Zíková A. (2017) The F(1) -ATPase from Trypanosoma brucei is elaborated by three copies of an additional p18-subunit. FEBS Journal 2017 Dec 15. DOI: 10.1111/febs.14364. [Epub ahead of print]. [IF2016=3,902]
Montgomery M.G., Gahura O., Leslie A.G.W., Zíková A., Walker J.E. (2018) ATP synthase from Trypanosoma brucei has an elaborated canonical F1-domain and conventional catalytic sites. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (in press). [IF2016=9,661]
Panicucci B., Gahura O., Zíková A. (2017) Trypanosoma brucei TbIF1 inhibits the essential F1-ATPase in the infectious form of the parasite. PLoS Neglected Tropical Diseases 11: e0005552. [IF2016=3,834]
