The presence of four iron-containing superoxide dismutase isozymes in Trypanosomatidae : characterization, subcellular localization, and phylogenetic origin in Trypanosoma brucei

Author Posting. © The Authors, 2005. This is the author's version of the work. It is posted here by permission of Elsevier B. V. for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Free Radical Biology and Medicine 40 (2006): 210-225, doi:10.1016/j.freeradbiomed.2005.06.021.Metalloenzymes such as the superoxide dismutases (SODs) form part of a defense mechanism that helps protect obligate and facultative aerobic organisms from oxygen toxicity and damage. Here, we report the presence in the trypanosomatid genomes of four SOD genes: soda, sodb1 and sodb2 and a newly identified sodc. All four genes of Trypanosoma brucei have been cloned (Tbsods), sequenced and overexpressed in Escherichia coli and shown to encode active dimeric FeSOD isozymes. Homology modelling of the structures of all four enzymes using available X-ray crystal structures of homologs showed that the four TbSOD structures were nearly identical. Subcellular localization using GFP-fusion proteins in procyclic insect trypomastigotes shows that TbSODB1 is mainly cytosolic, with a minor glycosomal component, TbSODB2 is mainly glycosomal with some activity in the cytosol and TbSODA and TbSODC are both mitochondrial isozymes. Phylogenetic studies of all available trypanosomatid SODs and 106 dimeric FeSODs and closely related cambialistic dimeric SOD sequences suggest that the trypanosomatid SODs have all been acquired by more than one event of horizontal gene transfer, followed by events of gene duplication.This work was supported by Interuniversity Attraction Pole programme of the Belgian Government P5/29 (to F.R.O.), the Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, the Institut Pasteur de Lille, and the Centre National de la Recherche Scientifique (to E.V.). F.D. was supported by a grant from the Ministère Français de l’Education Nationale, de la Recherche et de la Technologie. D.G. was supported by an ICP postdoctoral fellowship

Analyse protéomique des différents phénotypes de plasmodium yoelii dans la résistance aux antipaludiques

LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Les superoxyde dismutases des protistes (caractérisation et origine phylogénétique)

Les organismes aérobies ont développé des mécanismes pour se protéger des attaques des espèces activées de l'oxygène produites lors du métabolisme cellulaire. La superoxyde dismutase (SOD) est une métalloenzyme du système de défense anti-oxydant. Elle catalyse la dismutation de l'anion superoxyde en peroxyde d'hydrogène. Les SOD se divisent en 2 grandes familles qui diffèrent fondamentalement d'un point de vue structural : les SOD qui utilisent simultanément le cuivre et le zinc comme métaux cofacteurs (Cu/Zn-SOD) et les SOD utilisant soit le fer (FeSOD) soit le manganèse (MnSOD) comme métal cofacteur. Sur la base d'un alignement de 261 séquences de SOD et de 12 structures cristallographiques de SOD à fer et à manganèse, nous avons analysé les conservations en terme de structure et de séquence parmi les SOD à fer et à manganèse. Les résidus caractéristiques de la fonction enzymatique, de la conformation en dimère ou tétramère et de la spécificité de métal ont été identifiés. Toutes ces données nous ont été utiles lors de nos études de SOD de nombreux protozoaires. Les protozoaires parasites étudiés jusqu'à présent ont ,en effet, la particularité de ne contenir qu'un seul type de SOD, des FeSOD qui différent des Cu/Zn SOD et SOD tétramérique à manganèse présentes chez l'humain . Ceci fait de la SOD à fer des protistes une cible thérapeutique potentielle. Chez Trypanosoma brucei, agent de la maladie du sommeil, nous avons identifié 4 gènes de SOD après interrogation des banques de données du programme de séquençage : soda, sodb1 et sodb2 ainsi que sodc nouvellement identifié. Ces 4 gènes correspondaient à des SOD dimériques à fer. Les protéines recombinantes correspondantes ont été produites et se sont révélées actives. Des modélisations structurales ont été réalisées par homologie avec des structures cristallographiques connues et ont montrées une grande similarité de structure entre ces FeSOD. Afin de déterminer la localisation cellulaire, nous avons réalisé des expériences de fusion de chacune de ces enzymes avec la GFP, ces constructions ont été transfectées dans des cellules procycliques de trypanosome. Nous avons alors mis en évidence la localisation mitochondriale des 2 enzymes FeSODA et FeSODC et la présence des FeSODB dans le cytoplasme et les glycosomes, localisation confirmée par un marquage sur fractions cellulaires : la FeSODB1 étant plutôt cytosolique et la FeSODB2 plutôt glycosomale. Chez le dinoflagellé Crypthecodinium cohnii nous n'avons retrouvé que des activités SOD correspondantes à des SOD à fer. Une famille multigénique codant pour des FeSOD a été caractérisée. La protéine recombinante correspondante à un gène complet de FeSOD dimérique a été produite et s'est révelée active. Les SOD d'un second prostiste parasite Trichomonas vaginalis ont également été étudiées. T.vaginalis est responsable de la trichomoniase humaine, la maladie sexuellement transmissible la plus répandue à travers le monde. La recherche dans les bases de données du programme de séquençage du parasite nous a permis d'identifier 7 gènes de SOD chez ce parasite. Ces SOD comportent toutes les caractéristiques des SOD à fer dimériques et sont actives lorsqu'on les produit sous forme de protéines recombinantes. La protéine recombinante SOD6 de T.vaginalis a été également purifiée et la structure cristallographique obtenue. Ces données sont essentielles pour la conception éventuelle d'inhibiteurs. Toutes ces séquences de FeSOD ont été incluses dans une large analyse phylogénétique afin de proposer une origine pour les FeSOD des protistes. Cette analyse confirme l'origine bactérienne de ces enzymes via des transferts de gènes de bactéries vers les protistes, suivi de duplications successives.LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Les superoxyde dismutases des protistes (caractérisation et origine phylogénétique)

Les organismes aérobies ont développé des mécanismes pour se protéger des attaques des espèces activées de l'oxygène produites lors du métabolisme cellulaire. La superoxyde dismutase (SOD) est une métalloenzyme du système de défense anti-oxydant. Elle catalyse la dismutation de l'anion superoxyde en peroxyde d'hydrogène. Les SOD se divisent en 2 grandes familles qui diffèrent fondamentalement d'un point de vue structural : les SOD qui utilisent simultanément le cuivre et le zinc comme métaux cofacteurs (Cu/Zn-SOD) et les SOD utilisant soit le fer (FeSOD) soit le manganèse (MnSOD) comme métal cofacteur. Sur la base d'un alignement de 261 séquences de SOD et de 12 structures cristallographiques de SOD à fer et à manganèse, nous avons analysé les conservations en terme de structure et de séquence parmi les SOD à fer et à manganèse. Les résidus caractéristiques de la fonction enzymatique, de la conformation en dimère ou tétramère et de la spécificité de métal ont été identifiés. Toutes ces données nous ont été utiles lors de nos études de SOD de nombreux protozoaires. Les protozoaires parasites étudiés jusqu'à présent ont ,en effet, la particularité de ne contenir qu'un seul type de SOD, des FeSOD qui différent des Cu/Zn SOD et SOD tétramérique à manganèse présentes chez l'humain . Ceci fait de la SOD à fer des protistes une cible thérapeutique potentielle. Chez Trypanosoma brucei, agent de la maladie du sommeil, nous avons identifié 4 gènes de SOD après interrogation des banques de données du programme de séquençage : soda, sodb1 et sodb2 ainsi que sodc nouvellement identifié. Ces 4 gènes correspondaient à des SOD dimériques à fer. Les protéines recombinantes correspondantes ont été produites et se sont révélées actives. Des modélisations structurales ont été réalisées par homologie avec des structures cristallographiques connues et ont montrées une grande similarité de structure entre ces FeSOD. Afin de déterminer la localisation cellulaire, nous avons réalisé des expériences de fusion de chacune de ces enzymes avec la GFP, ces constructions ont été transfectées dans des cellules procycliques de trypanosome. Nous avons alors mis en évidence la localisation mitochondriale des 2 enzymes FeSODA et FeSODC et la présence des FeSODB dans le cytoplasme et les glycosomes, localisation confirmée par un marquage sur fractions cellulaires : la FeSODB1 étant plutôt cytosolique et la FeSODB2 plutôt glycosomale. Chez le dinoflagellé Crypthecodinium cohnii nous n'avons retrouvé que des activités SOD correspondantes à des SOD à fer. Une famille multigénique codant pour des FeSOD a été caractérisée. La protéine recombinante correspondante à un gène complet de FeSOD dimérique a été produite et s'est révelée active. Les SOD d'un second prostiste parasite Trichomonas vaginalis ont également été étudiées. T.vaginalis est responsable de la trichomoniase humaine, la maladie sexuellement transmissible la plus répandue à travers le monde. La recherche dans les bases de données du programme de séquençage du parasite nous a permis d'identifier 7 gènes de SOD chez ce parasite. Ces SOD comportent toutes les caractéristiques des SOD à fer dimériques et sont actives lorsqu'on les produit sous forme de protéines recombinantes. La protéine recombinante SOD6 de T.vaginalis a été également purifiée et la structure cristallographique obtenue. Ces données sont essentielles pour la conception éventuelle d'inhibiteurs. Toutes ces séquences de FeSOD ont été incluses dans une large analyse phylogénétique afin de proposer une origine pour les FeSOD des protistes. Cette analyse confirme l'origine bactérienne de ces enzymes via des transferts de gènes de bactéries vers les protistes, suivi de duplications successives.LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Phylogénie moléculaire de Blastocystis isolés chez différents hôtes, basée sur la comparaison des séquences d’ARN ribosomique 18S : implications sur la spéciation, la spécificité d’hôte et le caractère zoonosique de ce parasite

Les Zoonoses : Recherches à l'INRANational audienc

Specificity and phenetic relationships of iron- and manganese-containing superoxide dismutases on the basis of structure and sequence comparisons.

The iron- and manganese-containing superoxide dismutases (Fe/Mn-SOD) share the same chemical function and spatial structure but can be distinguished according to their modes of oligomerization and their metal ion specificity. They appear as homodimers or homotetramers and usually require a specific metal for activity. On the basis of 261 aligned SOD sequences and 12 superimposed x-ray structures, two phenetic trees were constructed, one sequence-based and the other structure-based. Their comparison reveals the imperfect correlation of sequence and structural changes; hyperthermophilicity requires the largest sequence alterations, whereas dimer/tetramer and manganese/iron specificities are induced by the most sizable structural differences within the monomers. A systematic investigation of sequence and structure characteristics conserved in all aligned SOD sequences or in subsets sharing common oligomeric and/or metal specificities was performed. Several residues were identified as guaranteeing the common function and dimeric conformation, others as determining the tetramer formation, and yet others as potentially responsible for metal specificity. Some form cation-pi interactions between an aromatic ring and a fully or partially positively charged group, suggesting that these interactions play a significant role in the structure and function of SOD enzymes. Dimer/tetramer- and iron/manganese-specific fingerprints were derived from the set of conserved residues; they can be used to propose selected residue substitutions in view of the experimental validation of our in silico derived hypotheses.Comparative StudyJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Germline mosaicism is a pitfall in PGD for X-linked disorders. Single sperm typing detects very low frequency paternal gonadal mosaicism in a case of recurrent chondrodysplasia punctata misattributed to a maternal origin

International audienceThis manuscript presents a molecularly demonstrated gonadal mosaicism from paternal origin for X-linked dominant chondrodysplasia punctata by single sperm typing. A couple who had experienced two medical terminations of pregnancy of female fetuses was referred to our pre-implantation genetic diagnosis (PGD) centre with the diagnosis of maternally derived gonadal mosaicism. Indeed, genetic analyses of different DNA samples - including semen - from the healthy parents failed to detect the variant found in the fetuses. Six embryos, all male, were obtained during the PGD cycle. The causative variant was not detected in any embryo, whereas five embryos had inherited the 'at-risk' maternal haplotype. The assumption of a maternal gonadal mosaicism was still possible, but this finding allowed us to consider the possibility of a paternal rather than maternal gonadal mosaicism. It prompted us to perform extensive single sperm analyses, demonstrating a low-frequency paternal germline mosaicism, which led to completely different haplotype phasing and PGD counselling. In conclusion, this case further exemplifies that germline mosaicism is a pitfall in PGD where diagnosis largely relies on linkage analysis and suggests that tracing the parental inheritance through polar body analysis and/or single sperm typing experiments is of major importance for adequate genetic counselling and accurate PGD. © 2016 John Wiley & Sons, Ltd

Molecular characterization of iron-containing superoxide dismutases in the heterotrophic dinoflagellate Crypthecodinium cohnii.

Superoxide dismutases (SODs) are a family of antioxidant enzymes that catalyse the degradation of toxic superoxide radicals in obligate and facultative aerobic organisms. Here, we report the presence of a multi-copy gene family encoding SODs in the heterotrophic dinoflagellate Crypthecodinium cohnii. All the genes identified (sod1 to sod17) have been cloned and sequenced, and shown to encode potentially functional dimeric iron-containing SOD isozymes. Our data revealed a considerable molecular heterogeneity of this enzyme in C. cohnii at both genomic and transcriptional levels. The C. cohnii SOD1, overexpressed in Escherichia coli, was active and its structure obtained by homology modeling using X-ray crystal structures of homologues exhibited the typical fold of dimeric FeSODs. Phylogenetic studies including 110 other dimeric FeSODs and closely related cambialistic dimeric SOD sequences showed that the C. cohnii SODs form a monophyletic group and have all been acquired by the same event of horizontal gene transfer. It also revealed a dichotomy within the C. cohnii SOD sequences that could be explained by an ancestral sod gene duplication followed by subsequent gene duplications within each of the two groups. Enzyme assays of SOD activity indicated the presence of two FeSOD activities in C. cohnii cell lysate whereas MnSOD and Cu/ZnSOD were not detected. These activities contrasted with the SOD repertoire previously characterized in photosynthetic dinoflagellates. To explain these differences, a hypothetical evolutionary scenario is proposed that suggests gains and losses of sod genes in dinoflagellates.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Molecular Identification of Tritrichomonas foetus-Like Organisms as Coinfecting Agents of Human Pneumocystis Pneumonia

Trichomonads closely related to the bovid parasite Tritrichomonas foetus were identified in the bronchoalveolar lavage sample from a patient with AIDS in association with Pneumocystis pneumonia. This human case of T. foetus-like infection emphasizes the zoonotic potential of trichomonads, although the existence of a human-host-adapted T. foetus strain cannot be excluded