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Title (eng)
Importance of sterols in the mitochondrial function of Leishmania tarentolae promastigotes
Author
Luca Erlacher
Assessor
Rudolf Moldzio
Degree supervisor
Katrin Staniek
Description (eng)
Diploma thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2024
Abstract (eng)
Leishmania are protozoa that cause visceral and (muco)cutaneous leishmaniasis in humans and animals. They contain a single mitochondrion, which is crucial for ATP generation. Essential constituents of cellular membranes, including outer mitochondrial membranes, are sterols. The predominant sterols in Leishmania are ergosterol-like triene sterols, making sterol biosynthesis pathway an ideal drug target. Therefore, the following sterol-targeting substances were investigated to determine, whether modifying sterol composition and permeability of leishmanial membranes is associated with impairment of their mitochondrial function. Amphotericin B, an antifungal and antileishmanial drug, binds to ergosterol, thereby increasing permeability of leishmanial membranes. The antifungal drug miconazole inhibits ergosterol biosynthesis by inhibiting sterol 14-demethylase and possesses antileishmanial activity. Synthetic endoperoxides from ergosterol and dehydrocholesterol were recently shown to inhibit leishmanial viability. The mitochondrial function of Leishmania tarentolae promastigotes (LtP), the flagellated form of this protozoan species, was assessed from their oxygen consumption rates after batch incubations for 0–48 hours with sterol-targeting substances. The coupling efficiency of intact LtP was studied artificially using the ATP synthase inhibitor oligomycin and the uncoupler CCCP. The physiological capacity of oxidative phosphorylation was measured in digitonin-permeabilised LtP consuming succinate as respiratory substrate and converting ADP into ATP. Significant inhibition of LtP growth, oxygen consumption rates and respiratory control values was observed with 8 μM ergosterol endoperoxide, 20 nM amphotericin B, and 650 nM miconazole, while 2 μM dehydrocholesterol endoperoxide showed marginal effects. In summary, targeting sterol biosynthesis pathway and/or altering sterol composition of LtP can affect their cell growth and mitochondrial bioenergetic function.
Description (deu)
Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2024
Abstract (deu)
Leishmanien sind Protozoen, die bei Menschen und Tieren viszerale und (muko-)kutane Leishmaniose verursachen. Sie besitzen ein einzelnes Mitochondrion, welches für die ATP-Erzeugung entscheidend ist. Zu den essenziellen Bestandteilen der Zellmembranen, einschließlich der äußeren mitochondrialen Membranen, gehören Sterole. In Leishmanien findet man überwiegend Ergosterol-ähnliche Trien-Sterole, was den Sterol-Biosyntheseweg zu einem idealen Ziel für Arzneistoffe macht. Daher wurden die folgenden auf den Sterol-Haushalt abzielenden Substanzen untersucht, um festzustellen, ob eine Modifikation der Sterol-Zusammensetzung und Permeabilität der Leishmanien-Membranen mit einer Beeinträchtigung ihrer Mitochondrien-Funktion verbunden ist. Amphotericin B, ein antimykotischer und antileishmanialer Arzneistoff, bindet an Ergosterol und erhöht dadurch die Permeabilität der Leishmanien-Membranen. Das Antimykotikum Miconazol hemmt die Ergosterol-Biosynthese durch Inhibition der Sterol-14α-Demethylase und besitzt ebenfalls antileishmaniale Aktivität. Kürzlich wurde gezeigt, dass synthetische Endoperoxide von Ergosterol und Dehydrocholesterol die leishmaniale Lebensfähigkeit hemmen. Die Mitochondrien-Funktion von Leishmania tarentolae-Promastigoten (LtP), der begeißelten Form dieser Protozoen-Spezies, wurde anhand ihrer Sauerstoffverbrauchsraten nach Batch-Inkubationen für 0–48 Stunden mit auf den Sterol-Haushalt abzielenden Substanzen beurteilt. Die Kopplungseffizienz intakter LtP wurde artifiziell mithilfe des ATP-Synthase-Inhibitors Oligomycin und des Entkopplers CCCP untersucht. Die physiologische Kapazität der oxidativen Phosphorylierung wurde in Digitonin-permeabilisierten LtP gemessen, die Succinat als Atmungssubstrat verbrauchten und ADP in ATP umwandelten. Eine signifikante Hemmung des LtP-Wachstums, der Sauerstoffverbrauchsraten und Atmungskontrollkoeffizienten wurde nach Behandlung mit 8 μM Ergosterol-Endoperoxid, 20 nM Amphotericin B und 650 nM Miconazol gefunden, während 2 μM Dehydrocholesterol-Endoperoxid nur marginale Effekte zeigte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gezielte Beeinflussung des Sterol-Biosynthesewegs und/oder der Sterol-Zusammensetzung in LtP ihr Zellwachstum und ihre mitochondriale bioenergetische Funktion beeinträchtigen kann.
Type (eng)
Diplomarbeit
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4661
AC number
AC17671604
Number of pages
47
Date issued
2024
License
All rights reserved