Metabolisme Energi pada Parasit

Metabolisme energi pada parasit adalah serangkaian jalur biokimia di mana protozoa dan helminth parasit menghasilkan ATP, seringkali dalam kondisi rendah oksigen di dalam inang. Daripada mengoksidasi karbohidrat sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air, banyak parasit dewasa memfermentasinya menjadi asam organik, sebuah adaptasi yang membedakan metabolisme mereka secara tajam dari inangnya.

Definition

Metabolisme energi pada parasit mengacu pada pembentukan ATP secara biokimia oleh organisme parasit, seringkali melalui katabolisme karbohidrat secara anaerobik atau semi-anaerobik, yang disesuaikan dengan tekanan oksigen dan pasokan nutrisi di lingkungan inangnya.

Scope

Topik ini mencakup bagaimana parasit memperoleh energi kimia, dengan penekanan pada jalur berbasis karbohidrat dan mitokondria anaerobik khusus yang ditemukan pada banyak helminth, serta bagaimana metabolisme energi bergeser di antara tahapan siklus hidup. Ini memperlakukan jalur-jalur ini sebagai biologi referensi dan sebagai dasar konseptual untuk target obat selektif, bukan sebagai panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana parasit dewasa menghasilkan ATP ketika oksigen langka di ceruk inang?
• Apa itu dismutasi malat dan mengapa itu penting bagi metabolisme energi helminth?
• Bagaimana metabolisme energi berubah antara tahap hidup bebas, infektif, dan dewasa?
• Langkah-langkah metabolisme energi parasit mana yang cukup berbeda dari inang untuk menjadi target obat?

Key concepts

• Mitokondria anaerobik (dismutasi malat)
• Fermentasi karbohidrat menjadi asam organik (asetat, suksinat, propionat)
• Reduksi fumarat yang dimediasi rodokuinon
• Asetat:suksinat CoA-transferase
• Transisi metabolisme aerobik-ke-anaerobik di seluruh tahapan siklus hidup
• Sintesis ATP terkait tingkat substrat dan transpor elektron
• Divergensi metabolisme inang-parasit sebagai prinsip target obat

Mechanisms

Banyak helminth dewasa mendiami lingkungan rendah oksigen, dan mitokondria mereka menjalankan jalur fermentasi yang dikenal sebagai dismutasi malat: fosfoenolpiruvat diarahkan menuju malat, sebagian dioksidasi sementara sebagian lain direduksi melalui fumarat menjadi suksinat, menggunakan rodokuinon alih-alih ubikuinon dari mitokondria aerobik, dengan suksinat dan asetat atau propionat diekskresikan sebagai produk akhir (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978). Enzim-enzim karakteristik biokimia anaerobik ini, seperti asetat:suksinat CoA-transferase, mengaitkan pembentukan produk akhir dengan sintesis ATP dan telah dikarakterisasi pada cacing hati (van Grinsven et al., 2009). Nematoda parasit Ascaris suum adalah model klasik yang menunjukkan bagaimana satu organisme bergeser dari metabolisme aerobik pada fase hidup bebas atau larva ke metabolisme mitokondria anaerobik pada fase dewasa yang hidup di usus (Komuniecki & Komuniecki, 1989). Karena jalur-jalur ini dan enzim-enzimnya menyimpang dari metabolisme inang, mereka berulang kali disorot sebagai situs kandidat untuk kemoterapi selektif (Barrett, 1981).

Clinical relevance

Metabolisme energi parasit yang bersifat fermentatif, seringkali bergantung pada rodokuinon, berbeda dari respirasi aerobik inang, dan perbedaan ini merupakan dasar konseptual yang telah lama ada untuk penemuan obat antiparasit. Entri ini menjelaskan biologi tersebut untuk membantu pemahaman; ini tidak merinci obat, dosis, atau keputusan pengobatan.

History

Studi dari pertengahan abad kedua puluh dan seterusnya menetapkan bahwa helminth parasit sering memfermentasi karbohidrat daripada merespirasinya sepenuhnya, dan tinjauan Bryant serta buku teks Barrett menyatukan ini menjadi gambaran yang koheren tentang metabolisme yang diatur, sebagian besar anaerobik. Pekerjaan molekuler selanjutnya tentang mitokondria anaerobik, rodokuinon, dan enzim seperti asetat:suksinat CoA-transferase menempatkan adaptasi ini dalam kerangka biokimia dan evolusi (Bryant, 1978; Barrett, 1981; Tielens & van Hellemond, 2007; van Grinsven et al., 2009).

Key figures

• Aloysius Tielens
• Jaap van Hellemond
• Clive Bryant
• Richard Komuniecki
• John Barrett

Seminal works

• bryant-1978
• barrett-1981
• tielens-2007

Frequently asked questions

Apakah parasit menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi?

Beberapa tahapan memang menggunakan, tetapi banyak parasit dewasa hidup di tempat oksigen langka dan sebaliknya memfermentasi karbohidrat menjadi asam organik melalui jalur mitokondria anaerobik seperti dismutasi malat, yang dapat bergeser kembali ke metabolisme aerobik pada tahap hidup bebas atau larva.

Mengapa metabolisme energi parasit menarik untuk pengembangan obat?

Beberapa enzim dan pembawa elektronnya, seperti rodokuinon dan asetat:suksinat CoA-transferase, berbeda dari inang, yang pada prinsipnya memungkinkan gangguan selektif terhadap pasokan energi parasit. Ini adalah biologi konseptual, bukan saran pengobatan.