Yersinia pestis- tapaus Mongoliassa

https://www.hs.fi/ulkomaat/art-2000006563542.html

Bayannurin kaupungin terveysviranomaiset ilmoittivat tehostavansa tautiin kohdistuvaa valvontaa ja varotoimia.

Hilla Körkkö HS  Julkaistu: 6.7. 16:14

Mies on sairastunut paiseruttoon Kiinan Sisä-Mongoliassa, Bayannurin kaupungissa.

Tartunnan saanut on karanteenissa ja hänen tilansa on vakaa, kertoo BBC. Toistaiseksi ei ole tiedossa, mistä paimenena toimiva mies on saanut tartunnan.  Bayannurin kaupungin terveysviranomaiset ilmoittivat tehostavansa tautiin kohdistuvaa valvontaa ja varotoimia.

Viranomaisten mukaan varotoimia nostetaan kolmannelle tasolle vuoden loppuun saakka. Tämä on neliasteisen varotoimiasteikon toisiksi alin taso, ja tarkoittaa esimerkiksi sitä, että ihmisten tulee ilmoittaa mahdollisista uusista tartunnoista terveysviranomaisille. Lisäksi tautia mahdollisesti kantavien jyrsijäeläinten, kuten murmeleiden metsästäminen ja syöminen on kielletty vuoden loppuun.

Ruttotapauksia raportoidaan maailmalla vuosittain joitakin tuhansia.

Esimerkiksi vuonna 2019 pariskunta kuoli paiseruttoon syötyään raakaa murmelin munuaista Mongolian läntisessä Bajan-Ölgiin provinssissa. Vuosittain paiseruttoon kuolee Mongoliassa noin yksi ihminen. Vuonna 2017 ruttoepidemia tappoi Madagaskarilla yli 200 ihmistä. Epidemian seurauksena WHO pyrki tehostamaan taudin havaitsemista ja epidemia saatiin järjestön mukaan tämän avulla hallintaan.

Paiserutto on Yersinia pestis -bakteerista aiheutuva tauti. Sitä esiintyy esimerkiksi Afrikassa, Aasiassa sekä Etelä- ja Pohjois-Amerikassa. Ruttoa kantavat pienet nisäkkäät kuten rotat ja murmelit sekä tartunnan saaneita eläimiä puraisseet kirput.

Ihminen saa paiseruttotartunnan tyypillisesti sairasta eläintä purreen kirpun puremasta. Tauti voi levitä myös ihmisestä toiseen. Infektion seurauksena sairastuneelle tulee viikon kuluessa kivulias imusolmuketulehdus. Tulehdusta hoidetaan antibiooteilla. Hoitamattomana bakteeritulehdus johtaa kuolemaan noin 30–60 prosentissa tapauksista.

Bakteeritulehdus on tiettävästi sama, joka aiheutti keskiajalla mustana surmana tunnetun kulkutaudin, yhden ihmiskunnan historian laajimmista pandemioista. Tauti on historiansa vuoksi Euroopassakin yhä pahamaineinen. Koska paiserutto on kuitenkin antibiooteilla hoidettavissa, ei siitä ole viime aikoina ollut Euroopassa merkittävää ongelmaa.

MURMELI?  Oravan sukuinen aika iso elävä.

 https://fi.wikipedia.org/wiki/Murmelit

Murmelit (Marmota) ovat oravien heimon suku, jonka lajit elävät yleensä yhdyskunnittain maan sisään kaivamissaan käytävissä ja vaipuvat talvella horrokseen. Sukuun kuuluu viisitoista lajia. Murmelin nähdessä vaaran se ”viheltää” varoittaakseen muita eläimiä.
Murmelit ovat isokokoisia jyrsijöitä, ne painavat 3–7 kg. Pituus on 30–60 cm, ja lisäksi häntä on 10–25 cm pitkä. Murmelit ovat aktiivisia päiväsaikaan ja syövät lähes yksinomaan kasviravintoa.

 

Multiresistentti pseudomonas aeruginosa- hankala infektio huonokuntoisilla

https://vardgivare.skane.se/siteassets/1.-vardriktlinjer/vardhygien/riktlinjer/smittor-a-till-o/multiresistenta-pseudomonas-aeruginosa/12multiresistenta-pseudomonas-aeruginosa-rutiner-i-slutenvard-20190213.pdf

Suolistopatogeenien aerobiset ja anaerobiset Hemin otto operonit (E. Coli, V. Cholerae)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31652058

Biochemistry. 2019 Nov 19;58(46):4641-4654. doi: 10.1021/acs.biochem.9b00841. Epub 2019 Nov 7.

New Insight into the Mechanism of Anaerobic Heme Degradation.

Mathew LG¹, Beattie NR¹, Pritchett C¹, Lanzilotta WN¹.

Abstract

ChuW, ChuX, and ChuY are contiguous genes downstream from a single promoter that are expressed in the enteric pathogen Escherichia coli O157:H7 when iron is limiting. These genes, and the corresponding proteins, are part of a larger heme uptake and utilization operon that is common to several other enteric pathogens, such as Vibrio cholerae. The aerobic degradation of heme has been well characterized in humans and several pathogenic bacteria, including E. coli O157:H7, but only recently was it shown that ChuW catalyzes the anaerobic degradation of heme to release iron and produce a reactive tetrapyrrole termed "anaerobilin". ChuY has been shown to function as an anaerobilin reductase, in a role that parallels biliverdin reductase. In this work we have employed biochemical and biophysical approaches to further interrogate the mechanism of the anaerobic degradation of heme. We demonstrate that the iron atom of the heme does not participate in the catalytic mechanism of ChuW and that S-adenosyl-l-methionine binding induces conformational changes that favor catalysis. In addition, we show that ChuX and ChuY have synergistic and additive effects on the turnover rate of ChuW. Finally, we have found that ChuS is an effective source of heme or protoporphyrin IX for ChuW under anaerobic conditions. These data indicate that ChuS may have dual functionality in vivo. Specifically, ChuS serves as a heme oxygenase during aerobic metabolism of heme but functions as a cytoplasmic heme storage protein under anaerobic conditions, akin to what has been shown for PhuS (45% sequence identity) from Pseudomonas aeruginosa.

PMID:

31652058

DOI:

10.1021/acs.biochem.9b00841

• 
  

Arno Forsius Vismutista lääkkeenä

Arno Forsius
Vismuttiyhdisteet lääkkeinä
Kirjoittajan huomautus: Tämä kirjoitus on laadittu historiallisena katsauksena. Siinä mainitut tutkimukset ja hoitomenetelmät ovat esimerkkejä vallinneesta käytännöstä, eikä niitä saa toteuttaa omaehtoisesti ilman laillistetun ammatinharjoittajan potilaskohtaiseen harkintaan perustuvaa määräystä ja ohjetta.
Kertomuksen mukaan Basilius Valentinus on kuvannut ensimmäisenä vuonna 1450 metallisen alkuaineen, josta hän käytti nimeä wismut. Basilius Valentinuksen sanotaan olleen Erfurtissa elänyt saksalainen benediktiinimunkki, joka oli perehtynyt alkemiaan. Hänen nimissään ilmestyi 1600-luvun alussa useita alkemiaa ja kemiaa käsitteleviä kirjasia, joiden kirjoittaja oli kuitenkin melko varmasti niiden julkaisija, saksalainen raatimies Johannes Thölde. Toisaalta myös puolalaista alkemistia Wincenty Kowskia on arveltu niiden kirjoittajaksi.
Basilius Valentinuksen kirjoituksessa mainittu wismut, suom. vismutti, tunnettiin joka tapauksessa jo ennen 1500-luvun puoliväliä. Paracelsus (1493–1541), joka käytti siitä nimeä wissmat, piti sitä kuitenkin valemetallina tai puolimetallina. Georgius Agricolan (1494–1555) kirjoituksissa sen nimenä oli wissmuth (latinaksi bisemutum) tai plumbum cinereum (tuhkanvärinen lyijy). Joka tapauksessa vismutin tuntemus on lähtenyt laajenemaan Saksasta ja saksan kielestä. Uuden aineen sekoittaminen antimoniin voi olla selityksenä myös vismutin nimelle, jonka arvellaan johtuvan antimonin arabiankielisestä nimestä itmid. Antimonin lisäksi vismutti sekoitettiin usein lyijyyn, tinaan, sinkkiin ja muihin metalleihin aina 1600-luvun lopulle saakka.
Vismutin ominaisuudet tunnettiin aluksi huonosti, sillä käytettävissä olevat näytteet sisälsivät usein epäpuhtauksina muita metalleja. Ongelmat hälvenivät vähitellen Johann Heinrich Pottin (1692–1777) tutkimuksien myötä. Hän julkaisi tuloksensa vuonna 1769 teoksessa Exercitationes chemica de Wismutho (Vismuttia koskevia kemiallisia tutkimuksia). Toinen merkittävä vismutin tutkija oli N. Geoffroy, ranskalaisen kemistisuvun jäsen, jonka kirjoitukset ilmestyivät vuonna 1753 sarjassa Mémoires de l’académie française (Ranskan akatemian tutkimuksia). Jokseenkin täydellisen selostuksen vismutista esitti kuitenkin ensimmäisenä ruotsalainen Torbern Olof Bergman (1735–1784). Siihen liittyvät tutkimukset julkaistiin hänen kootuissa kirjoituksissaan Opuscula physica et chemica (Fysiikan ja kemian kirjoituksia, 1779–1790).
Vismutti muodostaa runsaasti kemiallisia yhdisteitä, joita geneveläinen Odier esitti ensimmäisenä otettavaksi lääkekäyttöön vuonna 1795. Eräs varhain tunnettu vismuttiyhdiste oli valkoinen vismuttioksidi (Bismuthum oxydatum album). Sitä käytettiin vatsa- ja hermokouristusten hoitoon, mutta tuloksia pidettiin huonoina.
Typpihapolla valmistetussa nitraattiliuoksessa muodostui vettä lisättäessä kiteistä vismuttisubnitraattia, bismuthum nitricum praecipitatum, jonka arveltiin sisältävän vismutin parantavan kyvyn (magistrum). Aine tunnettiin myös nimillä blanc de perle (helmenvalkoinen), blanc d’Espagne (espanjanvalkoinen) tai blanc de fard (valkoinen ihomaali), ja sitä käytettiin kauan aikaa kosmeettisena väriaineena. Sisällisenä lääkkeenä sitä käytettiin erilaisiin epänormaalien ärsykkeiden aiheuttamiin mahavaivoihin, kuten hermoperäisiin mahakouristuksiin ja pitkällisiin oksennuksiin, sekä kouristusastmaan.
Ilmeisesti käytännön kokemusten perusteella vismuttisubnitraatista tuli 1800-luvun puoliväliin mennessä yleisesti ripulitautien hoitoon käytetty lääke, jolla saatiin riittävän suurina annoksina suotuisia tuloksia mm. aikaisemmin vaikeasti hoidettavissa haavaisissa suolistotulehduksissa. Kun bakteerien merkitys tulehduksien aiheuttajana selvisi 1800-luvun loppupuolella, pääteltiin vismuttisubnitraatin tehon johtuvan antiseptisesta vaikutuksesta. Lääkkeellä ei ollut mainittavia sivuvaikutuksia, mutta suolistossa muodostuva vismuttisulfidi värjäsi kylläkin ulosteet tummiksi. Sen katsottiin näin sitovan suolistossa kehittyvän rikkivedyn liukenemattomaan muotoon.
Vismuttisubnitraatin käyttö tuli hyvin suosituksi happovaivojen, mahahaavataudin ja haavaisen paksusuolentulehduksen sekä ripulitautien hoidossa. Vielä 1960-luvulla käytettiin hyvin paljon ns. Hämeenlinnan vatsalääkettä, jota sai lääkärin määräämänä vismuttisubnitraatilla lisättynä. Samaan tarkoitukseen käytettiin myös vismuttisubsalisylaattia sisältävää pulveria sekä vismuttisubnitraattia sisältäviä tabletteja. Helikobakteerin häätöön käytettiin 1990-luvun alussa tabletteina kolloidista vismuttisubsitraattia, kunnes hoidossa siirryttiin antibioottisten ja kemoterapeuttisten lääkkeiden yhdistelmään. Nykyään vismuttiyhdistettä on Suomessa vain yhdessä ripulitaudin lääkkeessä.
Antiseptisen vaikutuksensa vuoksi vismuttisubnitraattia käytettiin jauheena haavojen hoidossa. Sillä oli myös lievä adstringoiva, haavaa kuivattava ja eritystä vähentävä vaikutus. Muita paikallishoitoon soveltuvia vismuttivalmisteita olivat trioksibentsoehapon eli gallushapon vismuttisuolat sekä vismuttitribromfenylaatti. Vismuttioksijodigallaattia käytettiin jauheena tai voiteena haavan hoitoon sekä peräpuikoissa peräpukamien hoitoon. Vismuttitribromifenylaatti tunnettiin Xeroformin nimellä ja sitä käytettiin paikallisesti jauheena, voiteena sekä silmävoiteena.
Vismuttiyhdisteille tuli aivan uusi aluevaltaus, kun yhdysvaltalainen lääkäri Walter Bradford Cannon (1871–1945) alkoi käyttää vuonna 1897 vismuttisubnitraattia varjoaineena suoliston röntgentutkimusten apuna. Vismuttisubnitraatti aiheutti suolistokuvausten yhteydessä suurina määrinä sivuvaikutuksia, jotka johtuivat osittain aineesta vapautuvasta nitriitistä ja osittain silloisten vismuttivalmisteiden epäpuhtauksista kuten arseenista, antimonista ja lyijystä. Varjoaineiden vismuttiyhdisteet korvattiin pian bariumyhdisteillä.
Pariisin Pasteur Institutin tutkijat R. Sazerac ja Constantin Levaditi (1874–1953) totesivat vuonna 1921, että suonensisäisesti annetun Neo-Salvarsanin teho kuppataudin hoidossa parani, kun siihen yhdistettiin vismutin antaminen lihaksensisäisesti. Vismuttivalmisteita annettiin öljysuspensiona pakaralihaksen yläulkoneljännekseen kerran viikossa 10–12 ruiskeen sarjoina, yhteensä kuusi sarjaa 2–3 vuoden kuluessa. Öljysuspensiona annettiin tavallisesti joko vismuttitartraattia tai vismuttioksibentsoaattia. Osa vismutista jäi pitkäksi aikaa ruiskutuskohtaan, jossa sen jäännökset olivat todettavissa röntgenkuvissa vuosikausia. Vismuttiruiskeita käytettiin 1940-luvun lopulle saakka, jolloin kuppatautia alettiin hoitaa yksinomaan penisilliinillä.
Paikallisesti tai suolistolääkkeenä käytetyistä vismuttisubkarbonaatista ja vismuttisubnitraatista ei todettu juuri koskaan sivuvaikutuksia. Sen sijaan lihakseen annettuina ruiskeina vismutti saattoi liian suurina annoksina aiheuttaa samantapaisia myrkytysoireita kuin elohopea, syljen erityksen lisääntymistä, tumman "metallisauman" ikenien reunoissa, tulehdusta suun limakalvoilla ja ikenissä, hampaiden irtoamista, tummia vismuttisulfidiläiskiä limakalvoilla sekä iho-, suolisto- ja munuaisvaurioita.
Kirjoitus on valmistunut marraskuussa 2001. Kirjoitus on ilmestynyt myös Suomen Lääkärilehdessä 2002: 20: 2223 vähän eri muodossa.
Kirjallisuutta:
Brummer, P.: Vismutti lääkkeenä. Lääketieteen historiaa tarinoina. Helsinki 1983.
[The] Encyclopaedia Britannica. Eleventh Edition. Volume IV. New York 1910.
Müller, R.: Medizinische Mikrobiologie, Parasiten, Bakterien, Immunität. Vierte, neubearbeitete Auflage. Nördlingen 1950.
Møller, K. O.: Farmakologi. Det teoretiske grundlag for rationel farmakoterapi. Kjøbenhavn 1946.
Schott, H. (und Mitarbeiter): Die Chronik der Medizin. 1. Auflage 1993. Printed in Belgium 1997.
TAKAISIN LÄÄKETIEDETTÄ HAKEMISTOON

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/CC/b709515e#!divAbstract

Inhibition of SARS coronavirus helicase by bismuth complexes†

Nan Yang,^a   Julian A. Tanner,^b   Zai Wang,^b   Jian-Dong Huang,^b   Bo-Jian Zheng,^c   Nianyong Zhu^a  and  Hongzhe Sun*^a  

Author affiliations

Abstract

A series of bismuth complexes were synthesized and characterized, and most of them exhibited inhibition against the SARS coronavirus helicase ATPase and duplex-unwinding activities at micromolar concentrations.

Porphyriineistä etsitään terapeuttisia lääkeaineita monia viruksia vastaan.

Moni porfyriinirakenne on kuitenkin toksinen ja seulontavaiheen tietoja löytyy. 

Yersinia pestis, keuhkorutto indusoituvan HO-1 i:n terapeuttinen potentiaali. Hemianalogi kobolttiprotoporfyriini yriinin(CoPP)

https://aac.asm.org/content/64/4/e01819-19etin tämän myös  ystäville Facebookiin:  keuhkoruton muutoksia vähentämään  ( koehiirillä) on  kehitetty  malli. Hypoteesi:  indusoituvan  hemioksygenaasi1:n  aktivoiminen  hemianalogilla CoPP, kobolttiprotoporfyriinilla,  esti noita keuhkoruttomuutoksia.

Experimental Therapeutics

Activation of Heme Oxygenase Expression by Cobalt Protoporphyrin Treatment Prevents Pneumonic Plague Caused by Inhalation of Yersinia pestis

Joshua L. Willix, Jacob L. Stockton, Rachel M. Olson, Paul E. Anderson, Deborah M. Anderson

DOI: 10.1128/AAC.01819-19

ABSTRACT

Pneumonic plague, caused by the Gram-negative bacteria Yersinia pestis, is an invasive, rapidly progressing disease with poor survival rates. Following inhalation of Y. pestis, bacterial invasion of the lungs and a tissue-damaging inflammatory response allows vascular spread of the infection. Consequently, primary pneumonic plague is a multiorgan disease involving sepsis and necrosis of immune tissues and the liver, as well as bronchopneumonia and rampant bacterial growth. Given the likely role of the hyperinflammatory response in accelerating the destruction of tissue, in this work we evaluated the therapeutic potential of the inducible cytoprotective enzyme heme oxygenase 1 (HO-1) against primary pneumonic plague. On its own, the HO-1 inducer cobalt protoporphyrin IX (CoPP) provided mice protection from lethal challenge with Y. pestis CO92 with improved pulmonary bacterial clearance and a dampened inflammatory response compared to vehicle-treated mice. Furthermore, CoPP treatment combined with doxycycline strongly enhanced protection in a rat aerosol challenge model. Compared to doxycycline alone, CoPP treatment increased survival, with a 3-log decrease in median bacterial titer recovered from the lungs and the general absence of a systemic hyperinflammatory response. In contrast, treatment with the HO-1 inhibitor SnPP had no detectable impact on doxycycline efficacy. The combined data indicate that countering inflammatory toxicity by therapeutically inducing HO-1 is effective in reducing the rampant growth of Y. pestis and preventing pneumonic plague.

DISCUSSION

Pneumonic plague is a deadly disease that consists of fulminant bronchopneumonia and severe sepsis. In this work, we showed that this can be prevented by treatment with the heme analog and inducer of HO-1 expression, cobalt protoporphyrin IX. On its own, CoPP treatment of mice appeared to reduce inflammatory toxicity, rather than suppress cytokine production during pulmonary Y. pestis infection. This allowed for improved bacterial clearance by the innate immune response. Synergistic protection with antibiotics was observed in a rat doxycycline treatment model. Since it is known that doxycycline efficacy is dependent on host neutrophils, these data suggest that HO-1 may improve the neutrophilic response to Y. pestis (40).

Previous work has established a role for HO-1 in improving the bactericidal mechanisms of neutrophils, and in decreasing damage to tissues caused by release of reactive oxygen species (ROS) by neutrophils (41, 42). In oxygen-rich environments, such as the lungs, free iron generated as a result of hemolysis leads to the generation of ROS that is proinflammatory and cytotoxic to cells (21). Highly virulent and invasive pathogens, such as Y. pestis, are likely able to exploit this response and grow, resulting in a feedback loop of neutrophilic inflammation and tissue damage that favors bacterial growth. Further protection from ROS may be provided by biliverdin and CO, produced by heme degradation, which have antiapoptotic and anti-inflammatory effects that could dampen immunopathology (22). Future work examining the activity of CoPP-treated macrophages or neutrophils in vitro and in vivo should be informative in understanding which, if any, of these mechanisms results in protection from pneumonic plague.

CoPP allows for Nrf2-regulated gene expression, an anti-oxidant program with pleiotropic effects, including an overall suppression of the inflammatory response (26). During Y. pestis infection of mice, however, this response was not observed, and in fact, increased IL-6 was found. This may be a consequence of modulation of host cell signaling by Y. pestis virulence factors or is an indication that essential costimulatory signals were not present. Without doxycycline, CoPP provided moderate protection and, in fact, it appeared that loss of protection may have been caused by off-target effects. For example, we found abnormally low ALP, elevated IL-6, and other modest changes in the serum of mice in the CoPP treatment group that may suggest liver toxicity. Other heme-binding proteins, primarily cytochrome P450 in the liver, are known to bind to and be inhibited by CoPP (43). Alternatively, overproduction of HO-1 in the liver may have unwanted effects (44). Additional investigation is needed to understand the mechanism underlying these observations, whether it is caused by HO-1 or CoPP directly, and whether reducing this effect improves protection. Nevertheless, the targeting of HO-1 or another cytoprotective mechanism to limit inflammatory damage is a promising treatment strategy for pneumonic plague.

Here, we observed an unexpected difference between male and female SD rats in their susceptibility to aerosol challenge with Y. pestis. In human plague, there are no known sex dependent differences in susceptibility, though historically, there have been more male than female plague victims, Sexual dimorphism has been frequently documented in infectious diseases, and in general, females show greater humoral and cell mediated responses than males of the same age and species, making females more resistant (45). In contrast, in the pneumonic plague model, SD rat females were more sensitive to infection by aerosolized Y. pestis, suggesting the effects we observed may result from the unique host-pathogen interactions that define plague. Since the disease course appeared to have the same kinetics and outcome in both sexes, we think it likely that the difference in susceptibility relates to an early event that impacts the initiation of infection. In an endotoxin challenge model, the inflammatory response of the SD rat female involved higher production of inflammatory cytokines from alveolar macrophages (46). Alveolar macrophages are early cellular targets of Y. pestis infection of the lungs, where such an effect could impact the initiation of infection (47). Future treatment and vaccine studies of plague should include male and female animals until there is a better understanding of the mechanism underlying sex-dependent susceptibility in the SD rat.

Malariaplasmodin kuparin tarve

• Format: Abstract

Send to

Malar J. 2012 Nov 29;11:397. doi: 10.1186/1475-2875-11-397.
A Plasmodium falciparum copper-binding membrane protein with copper transport motifs.
Choveaux DL¹, Przyborski JM, Goldring JP.
Abstract

BACKGROUND:
Copper is an essential catalytic co-factor for metabolically important cellular enzymes, such as cytochrome-c oxidase. Eukaryotic cells acquire copper through a copper transport protein and distribute intracellular copper using molecular chaperones. The copper chelator, neocuproine, inhibits Plasmodium falciparum ring-to-trophozoite transition in vitro, indicating a copper requirement for malaria parasite development. How the malaria parasite acquires or secretes copper still remains to be fully elucidated.
METHODS:
PlasmoDB was searched for sequences corresponding to candidate P. falciparum copper-requiring proteins. The amino terminal domain of a putative P. falciparum copper transport protein was cloned and expressed as a maltose binding fusion protein. The copper binding ability of this protein was examined. Copper transport protein-specific anti-peptide antibodies were generated in chickens and used to establish native protein localization in P. falciparum parasites by immunofluorescence microscopy.
RESULTS:
Six P. falciparum copper-requiring protein orthologs and a candidate P. falciparum copper transport protein (PF14_0369), containing characteristic copper transport protein features, were identified in PlasmoDB. The recombinant amino terminal domain of the transport protein bound reduced copper in vitro and within Escherichia coli cells during recombinant expression. Immunolocalization studies tracked the copper binding protein translocating from the erythrocyte plasma membrane in early ring stage to a parasite membrane as the parasites developed to schizonts. The protein appears to be a PEXEL-negative membrane protein.
CONCLUSION:
Plasmodium falciparum parasites express a native protein with copper transporter characteristics that binds copper in vitro. Localization of the protein to the erythrocyte and parasite plasma membranes could provide a mechanism for the delivery of novel anti-malarial compounds.
PMID:
23190769
PMCID:
PMC3528452
DOI:
10.1186/1475-2875-11-397
[Indexed for MEDLINE]
Free PMC Article
• 
  
• 
  

Tuberkuloosibakteerin entsyymi MtADPRaasi

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10863-016-9681-9

• Published: 28 September 2016

Kinetic and mutational studies of the adenosine diphosphate ribose hydrolase from Mycobacterium tuberculosis

• Suzanne F. O’Handley,
• Puchong Thirawatananond,
• Lin-Woo Kang,
• Jennifer E. Cunningham,
• J. Alfonso Leyva,
• L. Mario Amzel &
• Sandra B. Gabelli 

Journal of Bioenergetics and Biomembranes volume 48, pages557–567(2016)Cite this article

• 249 Accesses
• 2 Citations
• 1 Altmetric
• Metrics details

Abstract

Mycobacterium tuberculosis represents one of the world’s most devastating infectious agents – with one third of the world’s population infected and 1.5 million people dying each year from this deadly pathogen. As part of an effort to identify targets for therapeutic intervention, we carried out the kinetic characterization of the product of gene rv1700 of M. tuberculosis. Based on its sequence and its structure, the protein had been tentatively identified as a pyrophosphohydrolase specific for adenosine diphosphate ribose (ADPR), a compound involved in various pathways including oxidative stress response and tellurite resistance. In this work we carry out a kinetic, mutational and structural investigation of the enzyme, which provides a full characterization of this Mt-ADPRase. Optimal catalytic rates were achieved at alkaline pH (7.5–8.5) with either 0.5–1 mM Mg²⁺ or 0.02–1 mM Mn²⁺. K _m and k _cat values for hydrolysis of ADPR with Mg²⁺ ions are 200 ± 19 μM and 14.4 ± 0.4 s⁻¹, and with Mn²⁺ ions are 554 ± 64 μM and 28.9 ± 1.4 s⁻¹. Four residues proposed to be important in the catalytic mechanism of the enzyme were individually mutated and the kinetics of the mutant enzymes were characterized. In the four cases, the K _m increased only slightly (2- to 3-fold) but the k _cat decreased significantly (300- to 1900-fold), confirming the participation of these residues in catalysis. An analysis of the sequence and structure conservation patterns in Nudix ADPRases permits an unambiguous identification of members of the family and provides insight into residues involved in catalysis and their participation in substrate recognition in the Mt-ADPRase.

Trypanosoman makrofomeeni

Trypanosoma crusei
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4827093/

Sci Rep. 2016; 6: 24213.

Published online 2016 Apr 11. doi: 10.1038/srep24213

PMCID: PMC4827093

PMID: 27064071

Proximal ADP-ribose Hydrolysis in Trypanosomatids is Catalyzed by a Macrodomain

Teemu Haikarainen¹ and Lari Lehtiö^a,1

Abstract

ADP-ribosylation is a ubiquitous protein modification utilized by both prokaryotes and eukaryotes for several cellular functions, such as DNA repair, proliferation and cell signaling. Higher eukaryotes, such as humans, utilize various enzymes to reverse the modification and to regulate ADP-ribose dependent signaling. In contrast, some lower eukaryotes, including trypanosomatids, lack many of these enzymes and therefore have a much more simplified ADP-ribose metabolism. Here we identified and characterized ADP-ribose hydrolases from Trypanosoma brucei and Trypanosoma cruzi, which are homologous to human O-acetyl-ADP-ribose deacetylases MacroD1 and MacroD2. The enzymes are capable for hydrolysis of protein linked ADP-ribose and a product of sirtuin-mediated lysine deacetylation, O-acetyl-ADP-ribose. Crystal structures of the trypanosomatid macrodomains revealed a conserved catalytic site with distinct differences to human MacroD1 and MacroD2.

 ADP-ribosylation 
is a covalent modification where one (mono) or multiple  (poly) ADP-ribose units are attached to a target protein. In eukaryotes, the modification is catalyzed by poly-ADP-ribose polymerases (PARPs), silent information regulators (sirtuins) and poorly characterized membrane anchored arginine ADP-ribosyltransferases (ARTs)^1,2,3.

 ADP-ribosylation regulates several cellular events, including DNA repair, cell cycle progression, transcription and cell death. In humans over 20 enzymes have been found to catalyze ADP-ribosylation and modification can be reversed by various enzymes:
 PARG (poly(ADP-ribose) glycohydrolase) and
 ARH3 (ADP-ribosylhydrolase 3), which can hydrolyze ADP-ribose polymer leaving the proximal ADP-ribose molecule 8mono-ADP-ribosyl)attached to the modified protein;
MacroD1 and MacroD2, which cleave the proximal mono-ADP-ribosyl;
 and OARD1 (O-acetyl-ADP-ribose deacetylase 1), which is capable of hydroxylation of the proximal mono-ADP-ribosylation and also cleaving the entire PAR en bloc⁴.
There are also less characterized enzymes involved in ADP-ribose hydrolysis, namely ARH1, which hydrolyzes mono-ADP-ribosylated arginines⁵ and Nudix hydrolase 16, which is able to remove both mono-and poly-ADP-ribosylation leaving the modified protein with a ribose-5′-phosphate⁶. MacroD1, MacroD2, OARD1 and ARH3 have also O-acetyl-ADP-ribose hydrolysis activity as they are capable of removing the acetyl group from O-acetyl-ADP-ribose produced by sirtuin-mediated lysine deacetylation^7,8,9.


( Merkitystä trypanosomassa:)
 Trypanosoma brucei and Trypanosoma cruzi are parasitic protozoa responsible for severe human and animal diseases. T. brucei is the causative agent of African trypanosomiasis or sleeping sickness and T. cruzi is responsible for South American trypanosomiasis or Chagas Disease.
 These parasites seem to have a highly simplified ADP-ribose metabolism compared to higher eukaryotes, such as humans.
They contain a single PARP opposed to 17 PARPs found in humans^10,11,12 and have two (T. cruzi) or three (T. brucei) sirtuins, while humans have seven (although not all have ADP-ribosylating activity)¹³.
Only one ADP-ribose hydrolase, PARG, has been characterized from the parasites¹⁴.

 Recently, a phylogenetic analysis of proteins linked to ADP-ribose metabolism identified a single MacroD1/MacroD2 homologue in T. brucei¹⁵. We analyzed the available genome sequences and observed that besides PARG and MacroD1/MacroD2 homologue, T. brucei and T. cruzi do not have other known enzymes capable for the hydrolysis of ADP-ribose. We show that the trypanosomatid MacroD1/MacroD2 homologues are hydrolyzing both protein-linked ADP-ribose and free O-acetyl-ADP-ribose (O-AADPR) The crystal structures of the enzymes reveal highly conserved macrodomain folds containing conserved ADP-ribose binding sites.

Results

Identification and characterization of trypanosomal proximal ADP-ribose hydrolases

ADP-ribose hydrolyzing enzymes of T. cruzi and T. brucei were searched from NCBI non-redundant database using known ADP-ribose hydrolases from human (PARG, ARH3, ARH1, OARD1, MacroD1, MacroD2 and Nudix hydrolase 16) as a query (Fig. 1A).
 Only one putative ADP-ribose hydrolase was identified from the parasites, which had homology to MacroD1 and MacroD2 (Fig. 1B). We named these proteins as Trypanosoma brucei MacroD-like protein (TbMDO) and Trypanosoma cruzi MacroD-like protein (TcMDO). It should be noted that T. brucei and T. cruzi contain putative Nudix hydrolases but they have very low identities to human Nudix hydrolase 16 and are more similar to other human Nudix proteins.
Human MacroD1 and MacroD2 function as ADP-ribose hydrolases cleaving ADP-ribose from target proteins, as well as O-acetyl-ADP-ribose deacetylases hydrolyzing O-acetyl-ADP-ribose produced by sirtuins during lysine deacetylation (Fig. 2A).

Trypanosomiaasi

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3831158/

LEISHMANIASES: Uutta terapiakohdetta etsitty 2019. Leishmanian UDP-sokeripyrofosfataasi- inhibiittorin etsintää

Select item 308710234.

Identification of Leishmania major UDP-Sugar Pyrophosphorylase Inhibitors Using Biosensor-Based Small Molecule Fragment Library Screening.

Prakash O, Führing J, Post J, Shepherd SM, Eadsforth TC, Gray D, Fedorov R, Routier FH.

Molecules. 2019 Mar 12;24(5). pii: E996. doi: 10.3390/molecules24050996.

Leishmaniasis is a neglected disease that is caused by different species of the protozoan parasite Leishmania, and it currently affects 12 million people worldwide. The antileishmanial therapeutic arsenal remains very limited in number and efficacy, and there is no vaccine for this parasitic disease. One pathway that has been genetically validated as an antileishmanial drug target is the biosynthesis of uridine diphosphate-glucose (UDP-Glc), and its direct derivative UDP-galactose (UDP-Gal). De novo biosynthesis of these two nucleotide sugars is controlled by the specific UDP-glucose pyrophosphorylase (UGP).

 Leishmania parasites additionally express a UDP-sugar pyrophosphorylase (USP) responsible for monosaccharides salvage that is able to generate both UDP-Gal and UDP-Glc. The inactivation of the two parasite pyrophosphorylases UGP and USP, results in parasite death. 

The present study reports on the identification of structurally diverse scaffolds for the development of USP inhibitors by fragment library screening. Based on this screening, we selected a small set of commercially available compounds, and identified molecules that inhibit both Leishmania major USP and UGP, with a half-maximal inhibitory concentration in the 100 µM range. The inhibitors were predicted to bind at allosteric regulation sites, which were validated by mutagenesis studies. This study sets the stage for the development of potent USP inhibitors.Free PMC Article

Similar articles