Parazitlerde Enerji Metabolizması
Parazitlerde enerji metabolizması, parazitik protozoonların ve helmintlerin, sıklıkla konak içinde düşük oksijen koşullarında ATP ürettiği biyokimyasal yolakların bütünüdür. Birçok erişkin parazit, karbonhidratı karbondioksit ve suya tamamen oksitlemek yerine, onu organik asitlere fermente etmektedir; bu durum, metabolizmalarını konaklarının metabolizmasından keskin bir şekilde ayıran bir adaptasyondur.
Tanım
Parazitlerde enerji metabolizması, parazitik organizmalar tarafından ATP'nin biyokimyasal olarak üretilmesini ifade etmektedir; bu süreç, sıklıkla karbonhidratın anaerobik veya kısmen anaerobik katabolizması yoluyla, konak ortamlarının oksijen gerilimine ve besin tedarikine adapte olmuş şekilde gerçekleşmektedir.
Kapsam
Bu konu, parazitlerin kimyasal enerjiyi nasıl elde ettiğini, karbonhidrat bazlı yolaklara ve birçok helmintte bulunan özelleşmiş anaerobik mitokondrilere vurgu yaparak ve enerji metabolizmasının yaşam döngüsü evreleri arasında nasıl değiştiğini ele almaktadır. Bu yolaklar, referans biyolojisi ve seçici ilaç hedefleri için kavramsal bir temel olarak ele alınmakta, klinik bir rehberlik olarak değerlendirilmemektedir.
Temel sorular
- Erişkin parazitler, konak nişinde oksijenin az olduğu durumlarda ATP'yi nasıl üretmektedir?
- Malat dismutasyonu nedir ve helmint enerji metabolizması için neden merkezi bir öneme sahiptir?
- Enerji metabolizması, serbest yaşayan, enfektif ve erişkin evreler arasında nasıl değişmektedir?
- Parazit enerji metabolizmasının hangi adımları, konaktan ilaç hedefi olabilecek kadar farklılık göstermektedir?
Anahtar kavramlar
- Anaerobik (malat dismutasyonu) mitokondriler
- Karbonhidratın organik asitlere (asetat, süksinat, propiyonat) fermantasyonu
- Rodokinon aracılı fumarat indirgenmesi
- Asetat:süksinat CoA-transferaz
- Yaşam döngüsü evreleri boyunca aerobik-anaerobik metabolik geçiş
- Substrat düzeyinde ve elektron taşıma ile ilişkili ATP sentezi
- İlaç hedefi ilkesi olarak konak-parazit metabolik farklılaşması
Mekanizmalar
Birçok erişkin helmint, oksijenin düşük olduğu ortamlarda yaşamaktadır ve mitokondrileri, malat dismutasyonu olarak bilinen bir fermantatif yolak işletmektedir: fosfoenolpirüvat malata yönlendirilmekte, bunun bir kısmı oksitlenirken diğer bir kısmı fumarat yoluyla süksinata indirgenmektedir; bu süreçte aerobik mitokondrilerin ubikinonu yerine rodokinon kullanılmakta, süksinat ve asetat veya propiyonat son ürün olarak atılmaktadır (Tielens & van Hellemond, 2007; Bryant, 1978). Asetat:süksinat CoA-transferaz gibi bu anaerobik biyokimyanın karakteristik enzimleri, son ürün oluşumunu ATP sentezi ile birleştirmekte ve karaciğer kelebeklerinde karakterize edilmiştir (van Grinsven ve ark., 2009). Parazitik nematod Ascaris suum, tek bir organizmanın serbest yaşayan veya larva evresindeki aerobik metabolizmadan, erişkin bağırsakta yaşayan evresindeki anaerobik mitokondriyal metabolizmaya nasıl geçtiğini gösteren klasik bir modeldir (Komuniecki & Komuniecki, 1989). Bu yolaklar ve enzimleri konak metabolizmasından farklılaştığı için, seçici kemoterapi için aday bölgeler olarak defalarca vurgulanmaktadır (Barrett, 1981).
Klinik önem
Parazitlerin fermantatif, sıklıkla rodokinon bağımlı enerji metabolizması, konağın aerobik solunumundan farklılık göstermektedir ve bu farklılık, antiparazitik ilaç keşfi için uzun süredir devam eden kavramsal bir temel oluşturmaktadır. Bu madde, konuyu anlamaya yardımcı olmak amacıyla ilgili biyolojiyi tanımlamaktadır; ilaçları, dozları veya tedavi kararlarını belirtmemektedir.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın ortalarından itibaren yapılan çalışmalar, parazitik helmintlerin karbonhidratı tamamen solumak yerine sıklıkla fermente ettiğini ortaya koymuştur ve Bryant'ın derlemeleri ile Barrett'ın ders kitabı, bu bilgileri düzenlenmiş, büyük ölçüde anaerobik metabolizmanın tutarlı bir tablosu halinde bir araya getirmiştir. Daha sonra anaerobik mitokondriler, rodokinon ve asetat:süksinat CoA-transferaz gibi enzimler üzerine yapılan moleküler çalışmalar, bu adaptasyonları biyokimyasal ve evrimsel bir çerçeveye oturtmuştur (Bryant, 1978; Barrett, 1981; Tielens & van Hellemond, 2007; van Grinsven ve ark., 2009).
Öne çıkan isimler
- Aloysius Tielens
- Jaap van Hellemond
- Clive Bryant
- Richard Komuniecki
- John Barrett
İlgili konular
Temel eserler
- bryant-1978
- barrett-1981
- tielens-2007
Sıkça sorulan sorular
- Parazitler enerji üretmek için oksijen kullanır mı?
- Bazı evreler kullanmaktadır, ancak birçok erişkin parazit, oksijenin az olduğu yerlerde yaşamaktadır ve bunun yerine malat dismutasyonu gibi anaerobik mitokondriyal yolaklar aracılığıyla karbonhidratı organik asitlere fermente etmektedir; bu durum, serbest yaşayan veya larva evrelerinde aerobik metabolizmaya geri dönebilmektedir.
- Parazit enerji metabolizması, ilaç geliştirme açısından neden ilgi çekicidir?
- Rodokinon ve asetat:süksinat CoA-transferaz gibi bazı enzimleri ve elektron taşıyıcıları, konağınkilerden farklılık göstermektedir; bu durum, prensipte parazitin enerji tedarikine seçici müdahaleye olanak tanımaktadır. Bu, kavramsal biyolojidir, tedavi tavsiyesi değildir.