Published November 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
The ChaC family of γ-glutamyl cyclotransferases is required for Leishmania to switch to a slow growth state and for long-term survival of the parasite
- 1. Indian Institute of Chemical Biology
Description
The ChaC family of γ-glutamyl cyclotransferases is conserved throughout all Kingdoms and catalyzes the degradation of GSH. So far, the ChaC family proteins in trypanosomal parasites are missing in the literature. Here, we report two members of the ChaC family of γ-glutamyl cyclotransferases (LmChaC2a and LmChaC2b) in the unicellular pathogen Leishmania. Activity measurements suggest that these proteins catalyze degradation of GSH but no other γ-glutamyl peptides. Recombinant LmChaC2a protein shows ∼17-fold lower catalytic efficiency (kcat ∼ 0.9 s-1) than LmChaC2b (kcat ∼ 15 s-1), although they showed comparable Km values (∼1.75 mM for LmChaC2a and ∼2.0 mM for LmChaC2b) toward GSH. qRT-PCR and Western blot analyses suggest that the LmChaC2a protein was found to be constitutively expressed, whereas LmChaC2b was regulated by sulfur stress. To investigate its precise physiological function in Leishmania, we generated overexpressed, knockout, and complement cell lines. Flow cytometric analyses show the presence of a higher intracellular GSH concentration and lower intracellular ROS level, indicative of a more reductive environment in null mutants. We found LmChaC2-expressing cells grow in GSH-containing sulfur-limited media, while the null mutants failed to grow, suggesting that LmChaC2 is crucial for cell growth with GSH as the only sulfur source. Null mutants, although reach the stationary phase rapidly, display impaired long-term survival, indicating that LmChaC2-mediated GSH degradation is necessary for prolonged survival. In vivo studies suggest that LmChaC2-dependent controlled GSH degradation promotes chronic infection by the parasite. Altogether, these data indicate that LmChaC2 plays an important role in GSH homeostasis in Leishmania.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم الحفاظ على عائلة ChaC من ناقلات سيكلوتاميل γ - glutamyl في جميع الممالك وتحفز تدهور GSH. حتى الآن، فإن بروتينات عائلة تشاك في طفيليات المثقبيات مفقودة في الأدبيات. هنا، نبلغ عن عضوين من عائلة ChaC من ناقلات الغلوتاميل الحلقي (LmChaC2a و LmChaC2b) في الليشمانيا الممرضة أحادية الخلية. تشير قياسات النشاط إلى أن هذه البروتينات تحفز تحلل GSH ولكن لا توجد ببتيدات γ - glutamyl أخرى. يُظهر بروتين LmChaC2a المؤتلف كفاءة حفازة أقل بمقدار 17 ضعفًا (kcat 0.9 s -1) من بروتين LmChaC2b (kcat 15 s -1)، على الرغم من أنها أظهرت قيمًا قابلة للمقارنة (1.75 مللي متر لـ LmChaC2a و 2.0 مللي متر لـ LmChaC2b) تجاه GSH. تشير تحليلات qRT - PCR والبقعة الغربية إلى أنه تم العثور على بروتين LmChaC2a معبرًا عنه بشكل أساسي، في حين أن بروتين LmChaC2b تم تنظيمه بواسطة إجهاد الكبريت. ولدراسة وظيفتها الفسيولوجية الدقيقة في الليشمانيا، أنتجنا خطوطًا خلوية مفرطة في التعبير والضربة القاضية ومكملة. تُظهر تحليلات التدفق الخلوي وجود تركيز أعلى من هرمون النمو داخل الخلايا ومستوى ROS أقل داخل الخلايا، مما يدل على بيئة أكثر اختزالًا في الطفرات الصفرية. وجدنا أن الخلايا المعبرة عن LmChaC2 تنمو في وسائط محدودة الكبريت تحتوي على GSH، في حين فشلت الطفرات الصفرية في النمو، مما يشير إلى أن LmChaC2 أمر بالغ الأهمية لنمو الخلايا مع GSH كمصدر الكبريت الوحيد. تُظهر الطفرات الصفرية، على الرغم من وصولها إلى المرحلة الثابتة بسرعة، ضعفًا في البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل، مما يشير إلى أن تدهور هرمون النمو المرتبط بـ LmChaC2 ضروري للبقاء على قيد الحياة لفترة طويلة. تشير الدراسات التي أجريت على الجسم الحي إلى أن تحلل هرمون الغلوتاميد الخاضع للرقابة والمعتمد على LmChaC2 يعزز العدوى المزمنة بواسطة الطفيلي. إجمالاً، تشير هذه البيانات إلى أن LmChaC2 يلعب دورًا مهمًا في توازن GSH في الليشمانيا.Translated Description (French)
La famille ChaC des γ-glutamyl cyclotransférases est conservée dans tous les royaumes et catalyse la dégradation du GSH. Jusqu'à présent, les protéines de la famille ChaC dans les parasites trypanosomiques manquent dans la littérature. Ici, nous rapportons deux membres de la famille ChaC des γ-glutamyl cyclotransférases (LmChaC2a et LmChaC2b) dans le pathogène unicellulaire Leishmania. Les mesures d'activité suggèrent que ces protéines catalysent la dégradation du GSH mais aucun autre peptide γ-glutamyle. La protéine LmChaC2a recombinante présente une efficacité catalytique (kcat ∼ 0,9 s-1) environ 17 fois inférieure à celle de LmChaC2b (kcat ∼ 15 s-1), bien qu'elle ait montré des valeurs de Km comparables (∼1,75 mM pour LmChaC2a et ∼2,0 mM pour LmChaC2b) envers le GSH. Les analyses qRT-PCR et Western blot suggèrent que la protéine LmChaC2a s'est révélée être exprimée de manière constitutive, alors que LmChaC2b était régulée par le stress du soufre. Pour étudier sa fonction physiologique précise chez Leishmania, nous avons généré des lignées cellulaires surexprimées, knock-out et complémentaires. Les analyses cytométriques en flux montrent la présence d'une concentration intracellulaire de GSH plus élevée et d'un taux intracellulaire de ROS plus faible, indiquant un environnement plus réducteur chez les mutants nuls. Nous avons trouvé que les cellules exprimant le LmChaC2 se développent dans des milieux contenant du GSH à teneur limitée en soufre, tandis que les mutants nuls ne se développent pas, ce qui suggère que le LmChaC2 est crucial pour la croissance cellulaire avec le GSH comme seule source de soufre. Les mutants nuls, bien qu'ils atteignent rapidement la phase stationnaire, présentent une survie à long terme altérée, ce qui indique que la dégradation du GSH médiée par LmChaC2 est nécessaire pour une survie prolongée. Des études in vivo suggèrent que la dégradation contrôlée du GSH dépendante de LmChaC2 favorise l'infection chronique par le parasite. Dans l'ensemble, ces données indiquent que LmChaC2 joue un rôle important dans l'homéostasie GSH dans la leishmanie.Translated Description (Spanish)
La familia ChaC de γ-glutamil ciclotransferasas se conserva en todos los Reinos y cataliza la degradación de GSH. Hasta ahora, las proteínas de la familia ChaC en los parásitos tripanosómicos faltan en la literatura. Aquí, informamos de dos miembros de la familia ChaC de γ-glutamil ciclotransferasas (LmChaC2a y LmChaC2b) en el patógeno unicelular Leishmania. Las mediciones de actividad sugieren que estas proteínas catalizan la degradación de GSH pero no de otros péptidos de γ-glutamilo. La proteína LmChaC2a recombinante muestra una eficiencia catalítica ~17 veces menor (kcat ~ 0.9 s-1) que LmChaC2b (kcat ~ 15 s-1), aunque mostraron valores de km comparables (~1.75 mM para LmChaC2a y ~2.0 mM para LmChaC2b) hacia GSH. qRT-PCR y los análisis de transferencia Western sugieren que se encontró que la proteína LmChaC2a se expresaba constitutivamente, mientras que LmChaC2b estaba regulada por estrés de azufre. Para investigar su función fisiológica precisa en Leishmania, generamos líneas celulares sobreexpresadas, knockout y complementarias. Los análisis de citometría de flujo muestran la presencia de una mayor concentración intracelular de GSH y un menor nivel intracelular de ROS, lo que indica un entorno más reductor en mutantes nulos. Encontramos que las células que expresan LmChaC2 crecen en medios limitados en azufre que contienen GSH, mientras que los mutantes nulos no crecieron, lo que sugiere que LmChaC2 es crucial para el crecimiento celular con GSH como la única fuente de azufre. Los mutantes nulos, aunque alcanzan la fase estacionaria rápidamente, muestran una supervivencia a largo plazo alterada, lo que indica que la degradación de GSH mediada por LmChaC2 es necesaria para una supervivencia prolongada. Los estudios in vivo sugieren que la degradación controlada del GSH dependiente de LmChaC2 promueve la infección crónica por el parásito. En conjunto, estos datos indican que LmChaC2 desempeña un papel importante en la homeostasis del GSH en Leishmania.Files
pdf.pdf
Files
(16.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f56b7ff60fdd0ef9459e78ee5e4548db
|
16.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- عائلة ChaC من سيكلو ترانسفيراز γ - glutamyl مطلوبة لليشمانيا للتحول إلى حالة النمو البطيء والبقاء على قيد الحياة على المدى الطويل للطفيلي
- Translated title (French)
- La famille ChaC des γ-glutamyl cyclotransférases est nécessaire pour que Leishmania passe à un état de croissance lente et pour la survie à long terme du parasite
- Translated title (Spanish)
- La familia ChaC de γ-glutamil ciclotransferasas es necesaria para que Leishmania cambie a un estado de crecimiento lento y para la supervivencia a largo plazo del parásito
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4296177962
- DOI
- 10.1016/j.jbc.2022.102510
References
- https://openalex.org/W1490370778
- https://openalex.org/W1594524376
- https://openalex.org/W1787918626
- https://openalex.org/W1966916118
- https://openalex.org/W1982561342
- https://openalex.org/W1985322186
- https://openalex.org/W1990660943
- https://openalex.org/W1998716358
- https://openalex.org/W2006723796
- https://openalex.org/W2009927649
- https://openalex.org/W2023356380
- https://openalex.org/W2027109238
- https://openalex.org/W2032383888
- https://openalex.org/W2038042834
- https://openalex.org/W2041162400
- https://openalex.org/W2043912977
- https://openalex.org/W2045244635
- https://openalex.org/W2053663394
- https://openalex.org/W2056333208
- https://openalex.org/W2058469581
- https://openalex.org/W2058750330
- https://openalex.org/W2067142804
- https://openalex.org/W2074946486
- https://openalex.org/W2075528117
- https://openalex.org/W2076361659
- https://openalex.org/W2078394930
- https://openalex.org/W2081297467
- https://openalex.org/W2084659150
- https://openalex.org/W2090150963
- https://openalex.org/W2101573004
- https://openalex.org/W2104374024
- https://openalex.org/W2106077567
- https://openalex.org/W2111027244
- https://openalex.org/W2111565312
- https://openalex.org/W2113120391
- https://openalex.org/W2116251790
- https://openalex.org/W2138358695
- https://openalex.org/W2142030561
- https://openalex.org/W2148413234
- https://openalex.org/W2148686101
- https://openalex.org/W2155159495
- https://openalex.org/W2160544856
- https://openalex.org/W2168799765
- https://openalex.org/W2557738316
- https://openalex.org/W2611774585
- https://openalex.org/W278709392
- https://openalex.org/W2799567746
- https://openalex.org/W2935921196
- https://openalex.org/W2980532007
- https://openalex.org/W3012039943
- https://openalex.org/W3199738962
- https://openalex.org/W4245957869