The focus of our lab is to further understand the mitochondrial metabolism in trypanosomatid protozoa. T. brucei and Leishmania major are used in the lab as model organisms to elucidate the unique characteristics of each parasitic respiratory chain. Through the use of genetic and biochemical methodology, we hope to identify new drug targets that will create exciting opportunities for drug development to replace the few existing toxic drugs available for these devastating diseases.
F0F1-ATP syntáza je důležitým enzymem mitochondriálního (mt) metabolismu u bičíkovce Trypanosoma brucei, původce spavé nemoci. Zajímavou vlastností tohoto komplexu je změna jeho funkce při přechodu trypanozómy z hmyzího vektoru do krevního oběhu savčího hostitele. Ve hmyzím stádiu trypanozómy F0F1-ATP syntáza je posledním enzymatickým komplexem respiračního řetězce a produkuje ATP. V savčím stádiu F0F1-ATP syntáza má funkci hydrolytickou, spotřebovává ATP a tím udržuje mt membránovy potenciál. Tento komplex je složený z 18 podjednotek, z cehož u 12 z nich je nemožné určit jejich funkci. Tyto podjednotky také nevykazují homologii k žádnému známému proteinu. Cílem tohoto projektu je detailní popis funkce takových dvou podjednotek. Jejich funkční analýza nám umožní určit, zda jsou tyto proteiny životně důležité pro trypanozómu, zda jsou zodpovědné za strukturní integritu komplexu. Také objasníme, zda tyto proteiny hrají roli v regulaci enzymatických aktivitit F0F1-ATP syntázy v hmyzím a savčím stádiu. Obdržená data mohou významně přispět k rozšíření znalostí o tomto zajímavém komplexu.
FoF1-ATP syntáza může pracovat i v opačném směru, což znamená, že je schopna hydrolyzovat ATP a získanou energii použít k čerpání protonů přes vnitřní mitochondriální membránu. Tato činnost je dobře dokumentována v anaerobních bakterií, ale prokázáné případy jsou vzácné u eukaryot. Obvykle jde o situace, kdy se mitochondrii nedostává kyslík, či jiné živiny. Například u člověka, během srdečního infartku, nebo mozkové mrtvice, kdy buňky jsou vystaveny hypoxickým podmínkám FoF1-ATP syntáza je schopna přepnout ze své syntetické funkce do hydrolytické. Díky této funckí, ATP syntáza čerpá proton přes mitochondriální membranu a tím udržuje nezbytný mitochondriální potenciál. Nicméně díky této aktivitěm buněčné ATP je velmi rychle spotřebováváno a nedostatek ATP vede k buněčné smrti. Tato hydrolytická aktivita ATP syntázy je regulována inhibičním faktorem IF1, což je malý mitochondriální protein. Fukční analýza tohoto proteinu (TbIF1) v buňkách trypanozomy nám pomůže objasnit, zda tento protein je zapojen do regulace aktivity ATP syntázy u tohoto parazita. Dále se snažíme pochopit přesný způsob vazby TbIF1 k ATP syntáze a také mechanismus inhibice ATPázy tímto proteinem. Naše výsledky povedou k přesnému objasnění interakčního rozhraní mezi TbIF1 a ATP syntázou, což může být v budoucnu použito při návrhu nových inhibitorů a léků proti spavé nemoci.
Bičíkovci řádu Kinetoplastida zahrnují lékařsky a veterinárně významné parazity rodu Trypanosoma a Leishmania. Tito prvoci jsou původci řady onemocnění, proti kterým neexistuje efektivní a netoxická léčba. Protein MIX se nachází v mitochondrii těchto prvoků, je životně důležitý pro buňku a snížení jeho exprese způsobuje ztrátu virulence parazita rodu Leishmania. Analýza proteinů, které se v mitochondrii trypanozómy váží na protein MIX, identifikovala podjednotky respiračního komplexu IV, cytochrom c oxidázy. Cílem předkládaného projektu je detailní funkční analýza proteinu MIX ve vztahu k cytochrom c oxidáze v buňce trypanozómy a leishmanie pomocí RNA interference. Získaná data významně přispějí k rozšíření znalostí o mitochondriálním metabolismu těchto také z evolučního hlediska zajímavých prvoků a ověří, zda RNAi je činná v buňce leishmanie.
Pro porovnávací studie jsou helmintologům z různých zemí k dispozici rozsáhlé sbírky...
