Review Article

P-type transport ATPases in Leishmania and Trypanosoma

Les ATPases de transport de type P chez Leishmania et Trypanosoma

Department of Microbiology and Immunology, School of Medicine, University of Mississippi Medical Center, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216, USA

^* Corresponding author: jmeade@umc.edu

Received: 26 April 2019
Accepted: 12 November 2019

Abstract

P-type ATPases are critical to the maintenance and regulation of cellular ion homeostasis and membrane lipid asymmetry due to their ability to move ions and phospholipids against a concentration gradient by utilizing the energy of ATP hydrolysis. P-type ATPases are particularly relevant in human pathogenic trypanosomatids which are exposed to abrupt and dramatic changes in their external environment during their life cycles. This review describes the complete inventory of ion-motive, P-type ATPase genes in the human pathogenic Trypanosomatidae; eight Leishmania species (L. aethiopica, L. braziliensis, L. donovani, L. infantum, L. major, L. mexicana, L. panamensis, L. tropica), Trypanosoma cruzi and three Trypanosoma brucei subspecies (Trypanosoma brucei brucei TREU927, Trypanosoma brucei Lister strain 427, Trypanosoma brucei gambiense DAL972). The P-type ATPase complement in these trypanosomatids includes the P_1B (metal pumps), P_2A (SERCA, sarcoplasmic-endoplasmic reticulum calcium ATPases), P_2B (PMCA, plasma membrane calcium ATPases), P_2D (Na⁺ pumps), P_3A (H⁺ pumps), P₄ (aminophospholipid translocators), and P_5B (no assigned specificity) subfamilies. These subfamilies represent the P-type ATPase transport functions necessary for survival in the Trypanosomatidae as P-type ATPases for each of these seven subfamilies are found in all Leishmania and Trypanosoma species included in this analysis. These P-type ATPase subfamilies are correlated with current molecular and biochemical knowledge of their function in trypanosomatid growth, adaptation, infectivity, and survival.

Résumé

Les ATPases de type P sont essentielles au maintien et à la régulation de l’homéostasie des ions cellulaires et de l’asymétrie des lipides membranaires en raison de leur capacité à déplacer les ions et les phospholipides contre un gradient de concentration en utilisant l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP. Les ATPases de type P sont particulièrement utiles chez les trypanosomatidés pathogènes pour l’homme, qui sont exposés à des changements abrupts et dramatiques de leur environnement externe au cours de leur cycle de vie. Cette revue décrit l’inventaire complet des gènes d’ATPase de type P à motif ionique chez les Trypanosomatidae pathogènes pour l’homme ; huit espèces de Leishmania (L. aethiopica, L. braziliensis, L. donovani, L. infantum, L. major, L. mexicana, L. panamensis, L. tropica), Trypanosoma cruzi et trois sous-espèces de Trypanosoma brucei (Trypanosoma brucei brucei TREU927, Trypanosoma brucei Lister souche 427, Trypanosoma brucei gambiense DAL972). Le complément ATPase de type P dans ces trypanosomatidés comprend les sous-familles P_1B (pompes métalliques), P_2A (SERCA, ATPases calciques du réticulum sarcoplasmo-endoplasmique), P_2B (PMCA, ATPases calciques de la membrane plasmique), P_2D (pompes Na⁺), P_3A (pompes H⁺), P₄ (translocateurs des aminophospholipides) et P_5B (sans spécificité attribuée). Ces sous-familles représentent les fonctions de transport des ATPases de type P nécessaires à la survie des trypanosomatidés, car les ATPases de type P de chacune de ces sept sous-familles sont présentes chez toutes les espèces de Leishmania et de Trypanosoma incluses dans cette analyse. Ces sous-familles d’ATPases de type P sont corrélées aux connaissances moléculaires et biochimiques actuelles sur leur fonction dans la croissance, l’adaptation, l’infectivité et la survie des trypanosomatidés.