Molecular mechanisms of the human pathogen <i>Candida glabrata</i> involved in the interaction with the host

Abstract

Neben oberflächlichen Infektionen der Haut und Schleimhaut, kann Candida glabrata auch lebensbedrohliche systemische Candidosen verursachen. Heutzutage ist C. glabrata der zweithäufigste Erreger der humanen Candidose und isolierte Krankheitserreger sind häufig Fluconazol resistent, was eine erfolgreiche Behandlung der Infektionen erschwert. C. glabrata besiedelt verschiedene Nischen im menschlichen Körper (die Haut, orale und vaginale Mukosa oder das Blut) und muss daher sehr schnell und effektiv auf sich verändernde Umweltbedingungen reagieren. Hier spielt die Zellwand eine besondere Rolle, sowohl in Bezug auf die Wirt-Pathogen-Interaktion als auch die Wahrnehmung von Umweltreizen. Trotz der immensen medizinischen Bedeutung von C. glabrata, ist bislang wenig über molekulare Mechanismen der Pathogenität bekannt. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir die Funktion des höchst abundanten Zellwandproteins Cwp1.1p und seiner Proteinfamilie, sowie die Veränderungen der Proteinexpression von C. glabrata in Abhängigkeit vom umgebenden pH Wert. Wir identifizierten Cwp1.1p als einen wesentlichen strukturellen Bestandteil der Zellwand von C. glabrata, welcher den Pilz vor lytischen Enzymen, wie beispielsweise β-1,3-Glukanase, schützt. Die Deletion aller drei CWP1 Gene führte zu einem verminderten Wachstum der Mutanten bei alkalischem pH Wert und deutlichen strukturellen Veränderungen in der Zellwand, was durch eine erhöhte Calcofluor Weiß Sensibilität angedeutet wird. Diese Veränderungen verringerten außerdem die Fähigkeit des Pilzes an epithelialen Zellen zu adhärieren. Die Anzucht von C. glabrata in Medien verschiedener pH Werte, induzierte umfassende Veränderungen in der Proteinexpression. Enzyme des Glukosekatabolismus und des Zitratzyklus waren im sauren Milieu deutlich stärker exprimiert als im alkalischen. Dies deutet darauf hin, dass bei niedrigem extrazellulären pH Wert eine erhöhte metabolische Aktivität nötig ist, um die intrazelluläre Redoxhomöostase zu gewährleisten. Unter alkalischen Wachstumsbedingungen beobachteten wir eine Verstärkung des Proteinkatabolismus und gleichzeitige Verminderung der Proteinbiosynthese, was auf eine Verschiebung des Proteinmetabolimus zur Nutzung von Reserven hindeutet. Daher scheint C. glabrata ein saures pH Milieu einem alkalischen vorzuziehen. Diese These wird weiter unterstützt durch die verstärkte Expression von Stressproteinen bei alkalischem pH, was im Gegensatz zur Situation bei C. albicans steht. Die vorliegende Arbeit beschreibt die erstmalige proteomische Untersuchung der pH-Antwort von C. glabrata und charakterisiert die wichtige Funktion von strukturellen Zellwandproteinen, der Cwp1p Familie, in der Zellwandarchitektur dieser humanpathogenen Hefe.