Stress Response SCF Ubiquitin Ligase F box Protein Fbx15 Controls Nuclear Co repressor Localization and Virulence of the Opportunistic Human Fungal Pathogen Aspergillus fumigatus

Abstract

Aspergillus fumigatus ist die häufigste Ursache für Lungeninfektionen in immunsuppri-mierten Patienten. Virulenzfaktoren sind häufig an Kontrollmechanismen für Entwick-lung gekoppelt, welche im verwandten Modellorganismus Aspergillus nidulans entdeckt wurden. Diese Arbeit präsentiert die Charakterisierung des F-box Proteins Fbx15 in A. fumigatus, welches einen starken Einfluss auf die Entwicklung in A. nidulans hat. Die Deletion von fbx15 resultierte in starken Wachstumsdefekten unter vielen Stress induzie-renden Bedingungen, welche klassische Virulenz Faktoren beinhalten, wie erhöhte Tem-peratur, oxidativer Stress und Aminosäuremangel, während das Wachstum unter Stan-dardbedingungen nicht beeinflusst war. Oxidativer Stress induziert eine transiente Erhöhung der fbx15 Expression, welche nach 40 Minuten zu einer dreifach erhöhten Pro-teinmenge führte. Fbx15 ist ein stabiles F-box Protein mit einer Halbwertszeit von 90 Minuten. Generell funktionieren F-box Proteine als Substratadapter für SCF-E3-Ubiquitin-Ligasen. Fbx15 liegt unter normalen Bedingungen phosphoryliert vor und in-teragiert mit der Skp1/A Untereinheit des SCF-Komplexes, vorzugsweise in kleineren Subpopulationen im Zytoplasma. Phosphoryliertes Fbx15 wird bevorzugt in SCF-Komplexe eingebaut. Oxidativer Stress führt zu einer schnellen Dephosphorylierung von Fbx15. Fbx15 Varianten, welche nicht phosphoryliert werden können, interagieren mit Skp1/A primär im Kern. Fbx15 rekrutiert drei Untereinheiten des COP9-Signalosoms und Proteine welche in Transkription, Translation, Signalübertragung, Morphologie oder Stoffwechsel involviert sind. Fbx15 bindet die Ssn6/F Untereinheit des konservierten Ssn6/SsnF-Tup1/RcoA Co-Repressors und wird für dessen Kernlokalisation benötigt. Dephosphoryliertes Fbx15 interagiert mit Ssn6/F im Kern und eine Fbx15-Ssn6/F be-dingte Genrepression wird für die Reduzierung der Gliotoxin-Biosynthese benötigt. fbx15 Deletionsstämme sind nicht in der Lage immunsupprimierte Mäuse in einem Model für invasive Aspergillose zu infizieren, was eine essentielle Funktion von Fbx15 für die Viru-lenz bestätigt. Diese Arbeit zeigt, dass Fbx15 nicht nur Teil von SCF-E3-Ubiquitin-Ligasen sein kann, sondern eine zweite neue molekulare Funktion aufweist, welche die physische Interaktion mit der Co-Repressor Untereinheit Ssn6/F und dessen Lokalisa-tionskontrolle beinhaltet. Diese duale Funktion resultiert in einer essentiellen Funktion von Fbx15 für die Kontrolle der oxidativen Stressantwort, des Sekundärmetabolismus und der Virulenz im opportunistischen Humanpathogen A. fumigatus.