Issue |
Parasite
Volume 29, 2022
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Article Number | 24 | |
Number of page(s) | 11 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/parasite/2022025 | |
Published online | 09 May 2022 |
Research Article
Transcriptional changes of proteins of the thioredoxin and glutathione systems in Acanthamoeba spp. under oxidative stress – an RNA approach
Modifications transcriptionnelles des protéines des système thiorédoxine et glutathion chez Acanthamoeba spp. sous stress oxydatif – une approche par l’ARN
Institute of Specific Prophylaxis and Tropical Medicine, Center for Pathophysiology, Infectiology and Immunology, Medical University of Vienna, 1090 Vienna, Austria
* Corresponding author: martina.koehsler@meduniwien.ac.at
Received:
31
January
2022
Accepted:
19
April
2022
The thioredoxin (Trx) and the glutathione (GSH) systems represent important antioxidant systems in cells and in particular thioredoxin reductase (TrxR) has been shown to constitute a promising drug target in parasites. For the facultative protozoal pathogen Acanthamoeba, it was demonstrated that a bacterial TrxR as well as a TrxR, characteristic of higher eukaryotes, mammals and humans is expressed on the protein level. However, only bacterial TrxR is strongly induced by oxidative stress in Acanthamoeba castellanii. In this study, the impact of oxidative stress on key enzymes involved in the thioredoxin and the glutathione system of A. castellanii under different culture conditions and of clinical Acanthamoeba isolates was evaluated on the RNA level employing RT-qPCR. Additionally, the effect of auranofin, a thioredoxin reductase inhibitor, already established as a potential drug in other parasites, on target enzymes in A. castellanii was investigated. Oxidative stress induced by hydrogen peroxide led to significant stimulation of bacterial TrxR and thioredoxin, while diamide had a strong impact on all investigated enzymes. Different strains displayed distinct transcriptional responses, rather correlating to sensitivity against the respective stressor than to respective pathogenic potential. Culture conditions appear to have a major effect on transcriptional changes in A. castellanii. Treatment with auranofin led to transcriptional activation of the GSH system, indicating its role as a potential backup for the Trx system. Altogether, our data provide more profound insights into the complex redox system of Acanthamoeba, preparing the ground for further investigations on this topic.
Résumé
Les systèmes de la thiorédoxine (Trx) et du glutathion (GSH) représentent des systèmes antioxydants importants dans les cellules et, en particulier, la thiorédoxine réductase (TrxR) s’est avérée constituer une cible médicamenteuse prometteuse chez les parasites. Pour le pathogène protozoaire facultatif Acanthamoeba, il a été démontré qu’une TrxR bactérienne ainsi qu’une TrxR, caractéristique des eucaryotes supérieurs, des mammifères et des humains, s’expriment au niveau protéique. Cependant, seule la TrxR bactérienne est fortement induite par le stress oxydatif chez Acanthamoeba castellanii. Dans cette étude, l’impact du stress oxydatif sur les enzymes clés impliquées dans la thiorédoxine et le système glutathion d’A. castellanii dans différentes conditions de culture et d’isolats cliniques d’Acanthamoeba a été évalué au niveau de l’ARN en utilisant la RT-qPCR. De plus, l’effet de l’auranofine, un inhibiteur de la thiorédoxine réductase déjà établi comme médicament potentiel chez d’autres parasites, a été étudié sur les enzymes cibles chez A. castellanii. Le stress oxydatif induit par le peroxyde d’hydrogène a conduit à une stimulation significative du TrxR bactérien et de la thiorédoxine tandis que le diamide a eu un fort impact sur toutes les enzymes étudiées. Différentes souches ont affiché des réponses transcriptionnelles distinctes, plutôt corrélées à la sensibilité contre le facteur de stress respectif qu’à leur potentiel pathogène respectif. Les conditions de culture semblent avoir un effet majeur sur les changements transcriptionnels chez A. castellanii. Le traitement à l’auranofine a conduit à une activation transcriptionnelle du système GSH, indiquant son rôle de sauvegarde potentielle pour le système Trx. Dans l’ensemble, nos données fournissent des informations plus approfondies sur le système redox complexe d’Acanthamoeba, préparant le terrain pour de nouvelles investigations sur ce sujet.
Key words: Acanthamoeba castellanii / Oxidative stress / Thioredoxin system / Glutathione system / Auranofin
© M. Köhsler et al., published by EDP Sciences, 2022
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