Glucose 6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase of the malaria parasite Plasmodium falciparum

疟原虫恶性疟原虫的葡萄糖 6-磷酸脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸内酯酶

• 批准号: 211603791
• 负责人: Professorin Dr. Katja Becker
• 金额: --
• 依托单位: Professur für Biochemie und Molekularbiologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/211603791?language=en
• 关键词: Glucose; phosphate; dehydrogenase; phosphogluconolactonase; malaria

Antioxidative Abwehr und Redoxregulation sind für Überleben und Wachstum des Malariaerregers Plasmodium falciparum (Pf) von herausragender Bedeutung. Eine wichtige Rolle für den Redoxstoffwechsel spielt der Pentose-Phosphat-Weg (PPW), welcher Reduktionsäquivalente in Form von NADPH für Redoxreaktionen bereitstellt. Ein genetisch bedingter Mangel an Glukose 6-Phosphat Dehydrogenase (G6PD), dem ersten Enzym des PPW, tritt in Menschen mit mehr als 400 Varianten auf und schützt vor Malaria. Der PPW des Malariaerregers zeichnet sich durch ein bifunktionales Enzym (PfGluPho) aus, welches aus G6PD und 6-Phosphogluconolactonase besteht und sich von den humanen Enzymen deutlich unterscheidet. Es ist uns kürzlich gelungen, das bifunktionale Enzym rekombinant herzustellen. In einem High-Throughput Screening in Kooperation mit der UCSD und dem Burnham Institute La Jolla, CA, haben wir bereits eine Reihe spezifischer Inhibitoren der PfGluPho identifiziert. Im Rahmen des hier beantragten DFG-Projektes möchten wir diese Hemmstudien durch die essentielle Grundlagenarbeit an der PfGluPho ergänzen, um Struktur und Funktion dieses einzigartigen Enzyms aufzuklären und seine Eignung als Zielmolekül für die Medikamentenentwicklung zu validieren. Fokussieren möchten wir hierbei auf folgende vier Forschungspakete:(1) Kristallisation der PfGluPho, Co-Kristallisation von Enzym-Inhibitor-Komplexen sowie Analyse der dreidimensionalen Struktur des Enzyms mittels Röntgenbeugungsanalyse;(2) Untersuchung der strukturellen Stabilität der PfGluPho im direkten Vergleich zu den beiden humanen Enzymen; detaillierte mechanistische Charakterisierung der bislang identifizierten Inhibitoren in Bezug auf PfGluPho sowie humaner G6PD und 6PGL;(3) Gene Knock out der PfGluPho zur Validierung des Enzyms als Zielmolekül für die Medikamentenentwicklung; Untersuchung des Effekts der Inhibitoren auf P. falciparum Zellkultur; Hämolyse-Assays; Kombinationsassays mit bekannten Medikamenten und erste in vivo-Studien in einem Mausmodell;(4) Identifikation von Varianten der PfGluPho in verschiedenen Plasmodium falciparum Stämmen sowie in unterschiedlichen Plasmodium Spezies; Untersuchung der funktionellen Konsequenzen der Mutationen an rekombinanten Proteinen.

抗氧化抗体和氧化还原调节是恶性疟原虫（Pf）在体内生存和繁殖的重要因素。Eine wichtige Rolle für den Redoxstoffwechsel spielt der Pentose-Phosphat-Weg（PPW），welcher Reduktionsäquivalente in Form von NADPH für Redoxreaktionen bereitstelt.葡萄糖6-磷酸脱氢酶（G6 PD）是PPW的第一种酶，在人类中有梅尔400多个变异体，可用于疟疾的治疗。疟疾病原体的PPW是通过一种双功能酶（PfGluPho）来实现的，它可以通过G6 PD和6-磷酸葡萄糖酸内酯酶来实现，并且这种酶是人类酶的最佳选择。这是我们最好的选择，这双功能酶可以帮助我们。在加州大学圣地亚哥分校和伯纳姆研究所（拉霍亚，CA）合作进行的一项高通量筛选中，我们发现了一种PfGluPho特异性抑制剂。在DFG-Projektes的研究中，我们通过PfGluPho的基本原理，对一种酶的结构和功能进行了研究，并对Zielmolekül的结构和功能进行了验证。本文主要从以下几个方面进行研究：（1）PfGluPho的结晶，酶-抑制剂-复合物的共结晶，三维结构分析：（2）PfGluPho在人体酶直接作用下的结构稳定性研究，并详细探讨了PfGluPho对人体G6 PD和6PGL的双重抑制机理;（3）PfGluPho的基因敲除及其对恶性疟原虫生长抑制作用的研究;（4）PfGluPho在恶性疟原虫寄生虫中变异的鉴定;