Role iontů železa v metabolismu améby Naegleria gruberi

Abstract

Železo je biogenní stopový prvek, jehož dostupnost je pro organismy životně důležitá. V biologických systémech se vyskytuje železo ve formě iontů Fe2+ a Fe3+ , které jsou většinou inkorporovány do struktury hemu nebo železo-sirných center. Proteiny obsahující železo mají v organismu širokou škálu působnosti, od přenosu elektronů v dýchacím řetězci (Rieskeho proteiny, cytochromy), přes podílení se na syntéze DNA (ribonukleotidreduktasy), až po účast v Krebsově cyklu (akonitasa a sukcinátdehydrogenasa). Naegleria gruberi je volně žijící améba, známá pro svou příbuznost s patogenní amébou Naegleria fowleri, způsobující primární améboidní meningoencefalitidu. Zajímavé je, že v jejím genomu jsou obsaženy geny pro aerobní i anaerobní metabolismus. V rámci této bakalářské práce byl zkoumán vliv dostupnosti iontů železa na metabolismus buněk Naegleria gruberi. Byly studovány změny aktivit enzymů vyskytujících se v různých metabolických drahách, a to u alkoholdehydrogenasy, glukokinasy, laktátdehydrogenasy, izocitrátdehydrogenasy, Fe-hydrogenasy, akonitasy a fumarasy. V závislosti na dostupnosti iontů železa byly zaznamenány největší změny u aktivit alkoholdehydrogenasy a hydrogenasy. Klíčová slova: železo, hem, železo-sirná centra, dostupnost iontů železa, Naegleria gruberi, metabolismus

Iron is a biogenic trace element that is vital for all organisms on the planet Earth. This element occurs in biological systems in the form of Fe3+ and Fe2+. These two forms are often incorporated in heme structures or iron-sulfur clusters. Proteins containing iron ions have a wide range of functions in organisms. The main functions include the transport of electrons in the respiratory chain (Rieske's proteins, cytochromes), DNA synthesis (ribonucleotide reductase) and the participation in the Krebs' cycle (aconitase, succinate dehydrogenase). Naegleria gruberi is a nonpathogenic amoeba known for its pathogenic relative Naegleria fowleri. This organism causes the primary amoebic meningoencephalitis. An interesting fact about Naegleria gruberi genome is that it contains genes for both aerobic and anaerobic metabolisms. The purpose of my bachelor work was to investigate the effect of availability of iron ions on metabolism in Naegleria gruberi. Changes in the activities of enzymes from different metabolic pathways were studied including lactate dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, Fe- hydrogenase, aconitase and fumarase. The most significant changes were observed in the activities of alcohol dehydrogenase and Fe-hydrogenase. Key words: Iron, heme, iron-sulfur clusters, availability of iron ions,...