dc.contributor.advisor | Bohne, Wolfgang Dr. | de |
dc.contributor.author | Naujoks, Britta | de |
dc.date.accessioned | 2012-04-16T17:22:39Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:50:25Z | de |
dc.date.issued | 2008-06-05 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AF45-4 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-716 | |
dc.description.abstract | Der obligat intrazelluläre Parasit Toxoplasma gondii gehört ebenso wie Plasmodium falciparum zu den Apicomplexa. Das in den letzten Jahren gehäufte Auftreten von Resistenzen gegenüber gängigen Therapeutika macht die Erforschung neuer medikamentöser Angriffspunkte für diese Parasiten notwendig. Die mitochondriale Atmungskette von Toxoplasmen und Plasmodien weist eine Komponente auf, die in Säugerzellen nicht vorkommt und deshalb einen viel versprechenden Angriffspunkt für Antiparasitika darstellt: T. gondii und P. falciparum besitzen anstelle des konventionellen Komplexes I eine alternative NADH-Dehydrogenase. Die Substanz 1-Hydroxy-2-Dodecyl-4(1)-Quinolon (HDQ) ist in Enzymassays als hoch affiner Inhibitor der alternativen NADH-Dehydrogenase des Hefepilzes Yarrowia lipolytica beschrieben worden. HDQ ist außerdem in der Lage, das Wachstum von P. falciparum und Genotyp-I-Parasiten von T. gondii in der Zellkultur zu hemmen. Die vorliegende Dissertation hat zum Ziel, die Wirkungsweise von HDQ in verschiedenen T. gondii-Stämmen und -Mutanten genauer zu charakterisieren. Mit zwei unabhängigen Wachstumsassays wird nachgewiesen, dass HDQ das Wachstum unterschiedlicher T. gondii-Stämme im nanomolaren Bereich effektiv inhibiert unabhängig davon, ob es sich um Genotyp-I- oder Genotyp-II-Parasiten handelt. Der Inhibitor zeigt in den Kurzzeitversuchen eine parasitostatische Wirkung. Unerwarteterweise erholen sich die Parasiten unter der Behandlung mit HDQ im Langzeitversuch. Ein kritischer Punkt in der Struktur von 1-Hydroxy-2-Alkyl-4(1)Quinolon-Derivaten ist die Länge der Alkyl-Seitenkette an Position zwei. So zeigt sich HDQ als Derivat mit einer langen Alkyl-Seitenkette (C12) als effektiver Inhibitor der T. gondii-Replikation. Im Gegensatz dazu konnte ein Derivat mit einer kürzeren Alkyl-Seitenkette (C6) den Parasiten nicht in seinem Wachstum inhibieren. Eine definierte Mindestlänge der Alkyl-Seitenkette ist möglicherweise entscheidend, um in die innere Mitochondrienmembran zu diffundieren oder als Kompetitor zu Ubiquinon zu fungieren. Eine Inkubation von Toxoplasmen mit HDQ und dem Komplex-III-Inhibitor Atovaquon führt zu einem Synergismus, der unabhängig vom Genotyp des Parasiten vorhanden ist. Vermutlich kommt es hierbei zu einer Inhibition des Ubiquinon/Ubiquinol-Kreislaufs an der Reduktionsseite durch HDQ und an der Oxidationsseite durch Atovaquon. Die Behandlung von T. gondii mit HDQ und dem Komplex-III-Inhibitor Antimycin A ist tendenziell additiv und unterscheidet sich somit von der synergistischen Wirkung zwischen HDQ und Atovaquon. Ein Schwerpunkt dieser Dissertation ist die vergleichende Untersuchung von Wildtyp-Parasiten und UPRT-Defizienzmutanten. Wildtyp-Parasiten können Pyrimidine sowohl über die de-novo-Biosynthese herstellen als auch über den salvage pathway wieder verwerten, wohingegen bei UPRT-Defizienzmutanten der salvage pathway funktionsunfähig ist. Die UPRT-Defizienzmutanten zeigen gegenüber HDQ im Vergleich zu den Wildtyp-Parasiten eine signifikant höhere Sensitivität. Diese HDQ-Hypersensitivität könnte auf eine direkte oder indirekte Hemmung der Pyrimidin-de-novo-Synthese hinweisen, da dieser Stoffwechselweg über die Dihydroorotat-Dehydrogenase mit der mitochondrialen Atmungskette verbunden ist und dieses Enzym Ubiquinon als Elektronenakzeptor verwendet. Diese Dissertation verdeutlicht, dass die Inhibierung der Toxoplasma-gondii-Replikation durch Hemmung der mitochondrialen Atmungskette und assoziierter Stoffwechselwege wie der Pyrimidin-de-novo-Biosynthese viel versprechende Ansatzpunkte für die Entwicklung spezifischer Antiparasitika liefert und daher sicherlich auch in Zukunft ein interessantes Forschungsobjekt darstellt. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | ger | de |
dc.rights.uri | http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html | de |
dc.title | Inhibition of the Toxoplasma gondii replication by inhibition of the mitochondrial respiratory chain | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Inhibierung der Toxoplasma-gondii-Replikation durch Hemmung der mitochondrialen Atmungskette | de |
dc.contributor.referee | Groß, Uwe Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2008-12-12 | de |
dc.subject.dnb | 610 Medizin, Gesundheit | de |
dc.description.abstracteng | Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasite which belongs to the apicomplexan pathogens including Plasmodium falciparum, the caustic agent of Malaria. There is a need for research on new drug targets of these parasites because of the resistance to current therapeutics that has been reported recently. The mitochondrial respiratory chain of Toxoplasma and Plasmodium contains a component which is not present in mammalian cells and therefore it is considered to be a promising drug target for anti-parasitic agents: T. gondii and P. falciparum possess an alternative NADH dehydrogenase instead of a conventional complex I. Recently, the compound 1-hydroxy-2-dodecyl-4(1)-quinolone (HDQ) has been identified as a high affinity inhibitor of the alternative NADH dehydrogenase of the yeast Yarrowia lipolytica in enzymatic assays. Moreover, HDQ inhibited the growth of P. falciparum and genotype I T. gondii parasites in tissue culture. The aim of this dissertation was to further characterise the mode of action of HDQ in different T. gondii strains and mutants. Two independent types of growth assays based on vacuole size as well as on ß-galactosidase activity showed that HDQ effectively inhibits the growth of T. gondii in the nanomolar range in both, genotype I and II parasites. The inhibitor was parasitostatic in short-term experiments up to 24 hours. Unexpectedly, the parasites recovered from inhibition in long-term experiments up to 96 hours, although they were continuously treated with HDQ. A critical feature of a 1-hydroxy-2-alkyl-4(1)-quinolone derivate is the length of the alkyl side chain at position two. HDQ, as a derivate with a long alkyl side chain (C12) showed excellent inhibition of T. gondii replication whereas a derivate with a shorter alkyl side chain (C6) failed to inhibit parasite growth. Most likely, a defined minimal length of the alkyl side chain is necessary to diffuse into the inner mitochondrial membrane or to act as a competitor with ubiquinones. The combined treatment of T. gondii infected cells with HDQ and the anti-malarial drug atovaquone, a complex III inhibitor of the mitochondrial respiratory chain, resulted in a synergism which was present independently of the parasite s genotype. This synergism could be explained by the simultaneous inhibition of the ubiquinone/ubiquinol cycle, by HDQ at the reduction side and by atovaquone at the oxidation side. In contrast, the combined treatment of T. gondii infected cells with HDQ and the complex III inhibitor antimycin A showed rather an additive effect. Another objective of this thesis was the comparison between wild type parasites and UPRT deficient mutants. Wild type parasites are able to generate pyrimidines by the de novo biosynthesis and in addition by the pyrimidine salvage pathway, while UPRT deficient mutants lack the salvage pathway. UPRT deficient mutants displayed a significant higher sensitivity towards HDQ as wild type parasites. This hypersensitivity to HDQ might be explained by a direct or indirect inhibition of de novo pyrimidine biosynthesis, which is linked with the mitochondrial respiratory chain via the enzyme dihydroorotate dehydrogenase that uses ubiquinone as an electron acceptor. This dissertation further strengthens the concept that the T. gondii respiratory chain is an excellent target for the development of specific anti-parasitic drugs and thus is an interesting object for further research. | de |
dc.subject.topic | Medicine | de |
dc.subject.ger | HDQ | de |
dc.subject.ger | Toxoplasma gondii | de |
dc.subject.ger | Atmungskette | de |
dc.subject.ger | Angriffspunkte | de |
dc.subject.eng | HDQ | de |
dc.subject.eng | Toxoplasma gondii | de |
dc.subject.eng | respiratory chain | de |
dc.subject.eng | drug target | de |
dc.subject.bk | Medizin | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1812-9 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-1812 | de |
dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
dc.subject.gokfull | Medizin | de |
dc.identifier.ppn | 612188612 | de |