Molecular and Biochemical Features of Threee Enzymes that May Serve as New Drug Targets in Cryptosporidium Parvum

Abstract

Molekulárně biochemické vlastnosti tří enzymů, které mohou sloužit jako nové cílové struktury pro navrhování léčiv proti Cryptosporidium parvum Cryptosporidium parvum je jednobuněčný, obligatorní a vnitrobuněčný parazit patřící do kmenu Apicomplexa, který může infikovat hospodářská zvířata a člověka. Způsobuje akutní průjem u zdravých, imunokompetentních jedinců, ale může vést až k životu ohrožující, chronické infekci u imunokompromitovaných pacientů. Ačkoliv již bylo testováno mnoho potenciálních léčiv proti kryptosporiidu, zatím nebyla nalezena dostatečně účinná léčba. V posledních letech se výrazně prohloubily znalosti metabolických mechanismů tohoto parazita, a to hlavně díky výrazným pokrokům v molekulární biologii a osekvenování genomů C. parvum a C. hominis. I přesto musíme říct, že naše celkové porozumnění specifických metabolických drah je stále limitováno. Jejich detailní charakteristika nám může pomoci přiblížit se k nalezení nových cílových struktur a strategií pro vývoj účinějších léků proti lidské i zvířecí kryptosporidióze. V této dizertační práci byly testovány tři nepostradatelné enzymy C. parvum: Pyruvát: NADP + oxidoreduktáza (PNO) je unikátní enzym centrálního metabolismu, zodpovědný za přeměnu pyruvátu na acetyl-CoA. Jedná se o ojediněle se vykytující fúzi dvou domén, N-terminální...

Molecular and biochemical features of three enzymes that may serve as new drug targets in Cryptosporidium parvum Cryptosporidium parvum is a unicellular, obligatory and intracellular parasite belonging to the Phylum Apicomplexa. This parasite can infect both humans and animals, causing an acute diarrhea in immunocompetent persons, and a chronic life threatening infection in immunocompromised individuals. Although many drugs, to combat this parasite, have been empirically tested, there is no completely effective therapy to treat cryptosporidiosis in humans or animals. In recent years, the completion of the genome sequencing projects in C. parvum and C. hominis along with advances in molecular methods have significantly helped to increase our general understanding of the C. parvum metabolic machinery. However, our knowledge concerning many specific pathways and enzymes in Cryptosporidium is still limited. Their better understanding in this organism would aid in experimentation of new drugs and new strategy development to treat cryptosporidiosis in humans and animals. In this dissertation, three essential metabolic enzymes of C. parvum have been tested: Pyruvate:NADP + oxidoreductase (PNO) is a unique, core metabolic enzyme, responsible for converting pyruvate to acetyl-CoA. It is a rare fusion of an...