Funkční analýza enzymů regulujících metabolismus u Mycobacteria tuberculosis
Podle odhadů WHO je kolem jedné třetiny světové populace latentně infikováno bakterií Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Přesto stále chybí hlubší pochopení biologie, která je za schopností Mtb přežívat v lidském hostiteli. Mykobakterie využívá celou škálu mechanizmů stresové odpovědi a je schopna přeprogramovat svůj metabolizmus v průběhu latentní infekce a přizpůsobit se tak prostřední v hostiteli. Tyto metabolické adaptace představují velmi komplexní a dynamický proces vedoucí ke vzniku vysoce perzistentních dormantních forem Mtb.
V naší laboratoři provádíme strukturní a funkční charakterizaci enzymů zapojených v centrálním uhlíkovém metabolizmu, biosyntéze nukleobází a stresové signalizaci; konkrétně se zaměřujeme na fosfofruktokinázy A a B (EC 2.7.1.11), pyruvátkinázu (EC 2.7.1.40), enzymy z biosyntézy a degradace purinových bází a faktor stringentní odpovědi Rel (EC 2.7.6.5).
Zabýváme se dopady změn různých podmínek na funkci studovaných enzymů. Mezi tyto patří podmínky napodobující stále se měnící vnitrobuněčné prostředí, změny v hladinách metabolitů a interakce s buněčnými proteiny. Jako modelový organizmus pro experimenty v bakteriích používáme nepatogenní Mycobacterium smegmatis. S pomocí tvorby knock-out mutantů enzymů z de novo i tzv. „salvage“ drah purinového metabolismu se snažíme identifikovat klíčové enzymy ovlivňující biosyntézu jednotlivých bází a využít je jako cíle pro vývoj specifických inhibitorů. Další přístupy zahrnují studium interakcí protein-protein, kultivační experimenty nebo proteomické/metabolomické studie k pochopení komplexní regulace mykobakteriálního metabolizmu.
Publikace projektu (2010-)
- Knejzlík Z., Doležal M., Herkommerová K., Clarova K., Klíma M., Dedola M., Zborníková E., Rejman D., Pichová I.: The mycobacterial guaB1 gene encodes a guanosine 5′-monophosphate reductase with a cystathionine-β-synthase domain. 2022, early access.
- Snášel J., Machová I., Šolínová V., Kašička V., Krečmerová M., Pichová I.: Phosphofructokinases A and B from Mycobacterium tuberculosis Display Different Catalytic Properties and Allosteric Regulation. J. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(3):1483.
- Knejzlík Z., Herkommerová K., Hocková D., Pichová I.: Hypoxanthine-Guanine Phosphoribosyltransferase Is Dispensable for Mycobacterium smegmatis Viability. J. Bacteriol. 2020, 202(5):e00710-19.
- Knejzlík Z., Herkommerová K., Pichová I.: Catabolism of 8-oxo-purines is mainly routed via the guanine to xanthine interconversion pathway in Mycobacterium smegmatis. Tuberculosis. 2019, 119:101879.
- Zborníková E., Knejzlík Z., Hauryliuk V., Krásný L., Rejman D.: Analysis of nucleotide pools in bacteria using HPLC-MS in HILIC mode. Talanta. 2019, 205:120161.
- Snášel J., Pichová I.: Allosteric regulation of pyruvate kinase from Mycobacterium tuberculosis by metabolites. Biochim. Biophys. Acta-Prot. Proteom. 2019, 1867(2):125-139.
- Machová I., Hubálek M., Lepšík M., Bednárová L., Pazderková M., Kopecký V. Jr., Snášel J., Dostál J., Pichová I.: The Role of Cysteine Residues in Catalysis of Phosphoenolpyruvate Carboxykinase from Mycobacterium tuberculosis. PLoS One. 2017, 12(1):e0170373.
- Machová I., Snášel J., Dostál J., Brynda J., Fanfrlík J., Singh M., Tarábek J., Vaněk O., Bednárová L., Pichová I.: Structural and functional studies of phosphoenolpyruvate carboxykinase from Mycobacterium tuberculosis. PLoS One. 2015, 10(3):e0120682.
- Malnuit V., Slavětínská L. P., Nauš P., Džubák P., Hajdúch M., Stolaříková J., Snášel J., Pichová I., Hocek M.: 2‐Substituted 6‐(Het)aryl‐7‐deazapurine Ribonucleosides: Synthesis, Inhibition of Adenosine Kinases, and Antimycobacterial Activity. ChemMedChem. 2015, 10:1079-1093.
- Snášel J., Nauš P., Dostál J., Hnízda A., Fanfrlík J., Brynda J., Bourderioux A., Dušek M., Dvořáková H., Stolaříková J., Zábranská H., Pohl R., Konečný P., Džubák P., Votruba I., Hajdúch M., Řezáčová P., Veverka V., Hocek M., Pichová I.: Structural Basis for Inhibition of Mycobacterial and Human Adenosine Kinase by 7-Substituted 7-(Het)aryl-7-deazaadenine Ribonucleosides. J. Med. Chem. 2014, 57(20):8268-8279.
- Machová I., Snašel J., Zimmermann M., Laubitz D., Plocinski P., Oehlmann W., Singh M., Dostál J., Sauer U., Pichová I.: Mycobacterium tuberculosis phosphoenolpyruvate carboxykinase is regulated by redox mechanisms and interaction with thioredoxin. J. Biol. Chem. 2014, 289(19):13066-78.
- Perlíková P., Konečný P., Nauš P., Snášel J., Votruba I., Džubák P., Pichová I., Hajdúch M., Hocek M.: 6-Alkyl-, 6-aryl- or 6-hetaryl-7-deazapurine ribonucleosides as inhibitors of human or MTB adenosine kinase and potential antimycobacterial agents. Med. Chem. Commun. 2013, 4:1497.
- Spáčilová P., Nauš P., Pohl R., Votruba I., Snášel J., Zábranská H., Pichová I., Ameral R., Birkuš G., Cihlář T., Hocek M.: CycloSal‐phosphate Pronucleotides of Cytostatic 6‐(Het)aryl‐7‐deazapurine Ribonucleosides: Synthesis, Cytostatic Activity, and Inhibition of Adenosine Kinases. ChemMedChem. 2010, 5:1386-1396.
Lidé
Zdeněk Knejzlík, Jan Snášel, Michal Doležal, Ondřej Bulvas, Matteo Dedola, Kamila Clarová, Dagmar Grundová