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A frequent side effect of chemotherapy against malaria parasite blood infections is a dramatic induction of the sexual blood stages, thereby enhancing the risk of future malaria transmissions. The polyamine biosynthesis pathway has been suggested as a candidate target for transmission-blocking anti-malarial drug development. Herein, we describe the role of a bacterial-type amino acid decarboxylase ( AAD ) in the life cycle of the malaria model parasite Plasmodium yoelii. Hallmarks of AAD include a conserved catalytic lysine residue and high-level homology to arginine/lysine/ornithine decarboxylases of pathogenic bacteria. By targeted gene deletion, we show that AAD plays an essential role in the exflagellation of microgametes, resulting in complete absence of sporozoites in the mosquito vector. These data highlight the central role of the biosysthesis of polyamines in the final steps of male gamete sexual development of the malaria parasite and, hence, onward transmission to mosquitoes.

Competing Interests: The authors declare no conflict of interest.

Titel:	A Candidate Bacterial-Type Amino Acid Decarboxylase Is Essential for Male Gamete Exflagellation and Mosquito Transmission of the Malaria Parasite.
Autor/in / Beteiligte Person:	Kina, UY ; Kamil, M ; Deveci, G ; Rafiqi, AM ; Matuschewski, K ; Aly, ASI
Zeitschrift:	Infection and immunity, Jg. 91 (2023-07-18), Heft 7, S. e0016723
Veröffentlichung:	Washington, DC : American Society For Microbiology ; <i>Original Publication</i>: [Bethesda, Md.] American Society for Microbiology., 2023
Medientyp:	academicJournal
ISSN:	1098-5522 (electronic)
DOI:	10.1128/iai.00167-23
Schlagwort:	Animals Male Amino Acids metabolism Lysine metabolism Bacteria Germ Cells metabolism Culicidae parasitology Parasites Malaria parasitology Carboxy-Lyases metabolism
Sonstiges:	Nachgewiesen in: MEDLINE Sprachen: English Publication Type: Journal Article; Research Support, N.I.H., Extramural; Research Support, Non-U.S. Gov't Language: English [Infect Immun] 2023 Jul 18; Vol. 91 (7), pp. e0016723. <i>Date of Electronic Publication: </i>2023 Jun 01. MeSH Terms: Culicidae* / parasitology ; Parasites* ; Malaria* / parasitology ; Carboxy-Lyases* / metabolism ; Animals ; Male ; Amino Acids / metabolism ; Lysine / metabolism ; Bacteria ; Germ Cells / metabolism References: Trends Parasitol. 2001 May;17(5):242-9. (PMID: 11323309) ; Lancet. 1992 Sep 12;340(8820):652-5. (PMID: 1355219) ; Annu Rev Microbiol. 2009;63:195-221. (PMID: 19575563) ; Pneumonia (Nathan). 2021 Mar 25;13(1):4. (PMID: 33762024) ; J Biol Chem. 2002 Nov 1;277(44):41948-53. (PMID: 12177071) ; Nucleic Acids Res. 2015 Jul 1;43(W1):W30-8. (PMID: 25943547) ; Nucleic Acids Res. 2022 Jan 7;50(D1):D20-D26. (PMID: 34850941) ; Biochem J. 1986 Aug 15;238(1):37-42. (PMID: 3099766) ; J Biol Chem. 2018 Nov 30;293(48):18746-18756. (PMID: 30333232) ; Bioinformatics. 2009 May 1;25(9):1189-91. (PMID: 19151095) ; Amino Acids. 2010 Feb;38(2):633-44. (PMID: 19997948) ; Cell Host Microbe. 2012 Nov 15;12(5):682-92. (PMID: 23159057) ; Mol Biochem Parasitol. 2008 Jul;160(1):1-7. (PMID: 18455248) ; J Mol Biol. 1990 Oct 5;215(3):403-10. (PMID: 2231712) ; Microbiol Res. 2022 Dec;265:127181. (PMID: 36162149) ; Am J Trop Med Hyg. 2001 Nov;65(5):523-7. (PMID: 11716108) ; Exp Parasitol. 1983 Oct;56(2):190-3. (PMID: 6413237) ; Biol Open. 2016 Aug 15;5(8):1022-9. (PMID: 27387533) ; Mol Biochem Parasitol. 2005 Aug;142(2):224-36. (PMID: 15913804) ; Sci Rep. 2014 Jul 11;4:5665. (PMID: 25012929) ; J Vis Exp. 2019 May 30;(147):. (PMID: 31205293) ; BMC Biol. 2014 Oct 30;12:86. (PMID: 25359557) ; J Biol Chem. 2009 Feb 13;284(7):4635-46. (PMID: 19073607) ; PLoS Pathog. 2007 Dec 28;3(12):e195. (PMID: 18166078) ; Nucleic Acids Res. 2017 Jan 4;45(D1):D190-D199. (PMID: 27899635) ; Mol Syst Biol. 2011 Oct 11;7:539. (PMID: 21988835) ; Annu Rev Microbiol. 2018 Sep 08;72:501-519. (PMID: 29975590) ; Curr Pharm Des. 2017;23(23):3325-3341. (PMID: 28571553) ; Am J Trop Med Hyg. 2007 Mar;76(3):470-4. (PMID: 17360869) ; Front Cell Infect Microbiol. 2019 Feb 14;9:9. (PMID: 30838177) ; Trends Parasitol. 2022 May;38(5):390-403. (PMID: 35190283) ; Eur J Biochem. 1994 May 1;221(3):997-1002. (PMID: 8181483) ; Front Cell Infect Microbiol. 2022 Feb 16;12:820650. (PMID: 35252033) ; Parasitology. 1999 Apr;118 ( Pt 4):339-46. (PMID: 10340323) ; Med Biol. 1981 Dec;59(5-6):428-32. (PMID: 6279979) ; Biochem J. 2011 Sep 1;438(2):229-44. (PMID: 21834794) ; Mol Biol Evol. 2021 Jun 25;38(7):3022-3027. (PMID: 33892491) ; Annu Rev Biochem. 1984;53:749-90. (PMID: 6206782) ; Cell Microbiol. 2010 Jul;12(7):930-8. (PMID: 20088947) ; Trends Parasitol. 2018 Sep;34(9):735-746. (PMID: 30082147) ; Nucleic Acids Res. 2022 Jan 7;50(D1):D898-D911. (PMID: 34718728) ; PLoS Pathog. 2017 Jul 6;13(7):e1006336. (PMID: 28683121) Grant Information: R21 AI111058 United States AI NIAID NIH HHS Contributed Indexing: Keywords: Malaria; Plasmodium; amino acid decarboxylase; blood stages; exflagellation; gametes; mosquito transmission; polyamine Substance Nomenclature: 0 (Amino Acids) ; K3Z4F929H6 (Lysine) ; EC 4.1.1.- (Carboxy-Lyases) Entry Date(s): Date Created: 20230601 Date Completed: 20230721 Latest Revision: 20231202 Update Code: 20240513 PubMed Central ID: PMC10353352

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A Candidate Bacterial-Type Amino Acid Decarboxylase Is Essential for Male Gamete Exflagellation and Mosquito Transmission of the Malaria Parasite.