La CDP-DAG synthase et la régulation de la synthèse des phospholipides chez Plasmodium falciparum

par Shilpa Nagaraju Shastri

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Henri Vial et de Clemens H.M. Kocken.

Soutenue en 2009

à Montpellier 2 .

mots clés

• Malaria
• Plasmodium
• Phospholipids
• CDP-DAG synthase
• UASini
• Paludisme
• Plasmodium falciparum
• Phospholipides

Résumé

Les phospholipides (PL) sont indissociables de la croissance des Plasmodies, parasites responsables du paludisme, que ce soit pour leur biogenèse membranaire, la signalisation ou le trafic cellulaire. Leur synthèse peut être d'intérêt pharmacologique que si elle est particulière en regards de l'hôte. Ces études ont eu pour but de caractériser la CTP- acide phosphatidique cytidyltransferase (CDS) qui fournit le CDP-DAG, indispensable précurseur des phospholipides anioniques. L'enzyme CDS de P. Falciparum (PfCDS) possèdent une unique et longue extension N-terminale (N-PfCDS) de fonction inconnue qui est clivée. Par des études biochimiques, génétiques et de biologie cellulaire, nous montrons le caractère indispensable de cette extension N-terminale unique. Le clivage protéolytique de la CDS Pro-form est conservé dans les Plasmodies, mais le site de clivage précis n'a pu être déterminé. L'extension N-terminale est une protéine associée aux membranes et possédant une affinité pour les phospholipides anioniques. Elle est exportée à l'extérieur du parasite à la vacuole parasitophore. Cela renforce l'intérêt pour ce domaine N-terminale formée par protéolyse et qui parait essentiel. Nous avons découvert MAL7P1. 31, un autre gène possédant un domaine cytidylyltransferase transferase CTP-1 qui n'est partagée que par la CDS et les Dolichol kinase. La protéine correspondante Pf53 est retrouvée associée à la membrane de vésicules localisées dans le cytosol parasite, mais ne possède aucune des activités prédites comme le montre des études de complémentation entreprises chez des bactéries et la levure. Des études menées dans P. Berghei montrent que le gène n'est pas essential pour la croissance du parasite dans le sang. Un troisième travail s'est intéressé à la régulation des nombreuses voies de biosynthèses des PL chez Plasmodium. Une stratégie globale d'analyse in silico sur P. Falciparum révèle la présence d'un élément réactif à la choline et l'inositol (ICRE) qui pourrait être une séquence d'activation « Upstream » comme cela a été démontré chez la levure. Ceci ouvre de nouvelles perspectives pour des études de régulations des voies de biosynthèse des PL chez les Plasmodies, domaine encore totalement inexploré

Titre traduit

CDP-DAG synthase and regulation of phospholipid synthesis in Plasmodium falciparum

Résumé

Phospholipids are inseparable from Plasmodium spp, the malaria causative parasites, for their growth, membrane biogenesis, cellular signaling and trafficking. P. Falciparum phospholipids synthesis is of pharmacological interest due to their peculiarity compared to the host. This study was aimed to unravel the CTP:phosphatidic acid cytidylyltransferase that provide CDP-DAG that plays a pivotal role as the sole source for anionic PL. P. Falciparum CDS (PfCDS) possess a unique long N-terminal extension (N-PfCDS) of unknown function which was shown to be proteolytically processed. By employing biochemical, genetic and cell biology techniques in P. Falciparum and P. Knowlesi, we show indispensability of cds gene and its unique N-terminal extension. The processing of proform CDS protein was conserved in Plasmodium spp, but precise cleavage site could not be determined. The unusual cleaved N-terminal extension is a membrane associated protein with affinity to anionic phospholipids and, surprisingly, is trafficked outside the parasite to the parasitophorous vacuole. This further underlines the interest for this proteolytically-formed essential domain which remains enigmatic. We discovered MAL7P1. 31, another gene possessing a CTP_transferase 1domain that is characteristic of CDS and dolichol kinase. The corresponding protein, Pf23, is a membrane associated protein localized in vesicle-like structures in the parasite cytosol, but was deceptive for both activities as studied by bacterial and yeast complementation. Studies carried out in P. Berghei also disclosed that MAL7P1. 31 gene was dispensable for parasite growth. A third work dealt with regulation of the bewildering intricate pathways that govern malarial phospholipid synthesis. A global in silico analysis revealed the presence of an Upstream Activating Sequence controlled by inositol (UASINO) in the promoters of P. Falciparum genes, which is shown to mediate regulation of phospholipids synthesis in yeast. This opens new perspectives in regulation of Plasmodium phospholipids metabolism, which, so far, has remained untouched