Research Article

Biological characteristics and functions of a novel glutamate dehydrogenase from Trichinella spiralis

Caractéristiques biologiques et fonctions d’une nouvelle glutamate déshydrogénase de Trichinella spiralis

Department of Parasitology, School of Basic Medical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou, 450052, China

^* Corresponding author: wangzq2015@126.com, cuij@zzu.edu.cn

Received: 28 May 2024
Accepted: 30 September 2024

Abstract

Glutamate dehydrogenase (GDH) plays an important role in the metabolism of organisms. Its high abundance in mitochondria in particular highlights its core role in cellular physiological processes. GDH catalyzes the mutual conversion between L-glutamic acid and α-ketoglutaric acids. At the same time, this transformation is accompanied by the oxidation-reduction of NAD(H) or NADP(H). This process not only helps to link amino acid metabolism with sugar metabolism, but also helps maintain the balance of intracellular pH and nitrogen homeostasis. In this study, a novel Trichinella spiralis glutamate dehydrogenase (TsGDH) was cloned, expressed and identified. The results revealed that TsGDH was expressed at various stages of development of the nematode T. spiralis, with higher expression levels in the adult worm stage, and was mainly localized in the cuticle, muscular layer, stichosome and female intrauterine embryos. After RNAi treatment, larval natural TsGDH enzyme activity was obviously reduced, and metabolism, molting, growth and reproduction were also significantly inhibited. The results indicate that TsGDH plays an important role in the development and survival of T. spiralis, and it may be a potential molecular target of anti-Trichinella vaccines and drugs.

Résumé

La glutamate déshydrogénase (GDH) joue un rôle important dans le métabolisme des organismes. En particulier, sa forte abondance dans les mitochondries souligne son rôle essentiel dans les processus physiologiques cellulaires. La GDH catalyse la conversion mutuelle entre l’acide L-glutamique et les acides α-cétoglutariques. Dans le même temps, cette transformation s’accompagne de l’oxydoréduction du NAD(H) ou du NADP(H). Ce processus permet non seulement de lier le métabolisme des acides aminés au métabolisme du sucre, mais également de maintenir l’équilibre du pH intracellulaire et l’homéostasie de l’azote. Dans cette étude, une nouvelle glutamate déshydrogénase de Trichinella spiralis (TsGDH) a été clonée, exprimée et identifiée. Les résultats ont révélé que la TsGDH était exprimée à différents stades de développement du nématode T. spiralis, avec un niveau d’expression plus élevé au stade adulte du ver, et qu’elle est principalement localisée dans la cuticule, la couche musculaire, le stichosome et les embryons intra-utérins chez les femelles. Après traitement par ARN interférent, l’activité enzymatique naturelle de la TsGDH des larves était réduite, et le métabolisme, la mue, la croissance et la reproduction étaient également significativement inhibés. Les résultats indiquent que la TsGDH joue un rôle important dans le développement et la survie de T. spiralis, et qu’elle pourrait être une cible moléculaire potentielle pour un vaccin et des médicaments anti-Trichinella.