Universitätsbibliothek Wien

Stress response in Candida glabrata

Roetzer, Andreas (2009) Stress response in Candida glabrata.
Dissertation, Universität Wien. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Schüller, Christoph

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29387.13098.823255-3
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Abstract in Englisch

The yeast Candida glabrata displays a two-faced fungal lifestyle. In healthy mammals it is part of the normal flora, whereas it can turn into an opportunistic human pathogen in immunocompromised persons. Strikingly, it is closely related to baker´s yeast, Saccharomyces cerevisiae. Therefore the question arises, which peculiarities make it a pathogen. The present work focuses on responses of C. glabrata to a variety of stresses and its impact on survival inside the host. To reveal similarities and discrepancies between S. cerevisiae and C. glabrata, a genome-wide transcriptional analysis upon glucose starvation, heat, oxidative and osmotic stress was performed and the involvement of according transcription factors was investigated. In S. cerevisiae, the transcription factor Msn2 plays an important role in the environmental stress response (ESR), a common gene expression program, which generally protects the cell during various stresses. Analysis of the stress-induced transcriptome revealed a striking similarity between C. glabrata and S. cerevisiae. Furthermore the orthologues CgMsn2 and CgMsn4 play a significant role in the general stress response of C. glabrata. Nevertheless, the loss of CgMsn2/CgMsn4 did not affect virulence in our ex vivo model. Therefore, other stress-associated mechanisms seem to be of predominant importance. The orthologue transcription factors CgSkn7 and CgYap1 induce – similar to S. cerevisiae – the majority of genes of the oxidative stress regulon. Since the so-called “oxidative burst” is a weapon of phagocytic cells to combat microbes, engulfed yeasts have to deal with oxidative stress inside the host. CgYap1 was required for protection against peroxides and peroxynitrite, but analysis of the localization of CgYap1 during phagocytosis suggested only a transient oxidative stress situation. In addition, the loss of CgSkn7 and CgYap1 had no impact on virulence in primary mouse macrophages. Finally, the nutritional status of engulfed C. glabrata cells was analyzed using in vivo reporter constructs, such as the catalase CgCta1 or the glucose-dependent repressor CgMig1, which indicated a permanent nutritional shortage inside the phagosome. Further, we observed a transient proliferation of peroxisomes, implying the urgent need of engulfed cells to metabolize alternative carbon sources. Intracellular resources seem to be last resort to overcome continuous shortage in carbon supply. One important process to recycle internal resources is autophagy. Intriguingly, degradation of peroxisomes (i.e. pexophagy) turned out to be a significant contributor to survival under these conditions. The autophagy-associated proteins CgAtg11 and CgAtg17 were found to be crucial factors to mediate this response. Taken together, in this work, general stress signaling pathways were characterized in the fungal pathogen C. glabrata.

Schlagwörter in Englisch

Candida glabrata / Stress response / Human fungal pathogen / Phagocytosis

Abstract in Deutsch

Die Hefe Candida glabrata ist ein humaner opportunistischer Krankheitserreger, der vor allem für immunsupprimierte Menschen zur Gefahr werden kann. C. glabrata kommt ubiquitär in der mikrobiellen Flora der Säugetiere vor und ist mit der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae nahe verwandt. Daraus ergibt sich die Frage, welche Eigenschaften C. glabrata zu einem pathogenen Organismus machen. Die hier präsentierten Arbeiten konzentrieren sich auf die Wahrnehmung von Umwelteinflüssen der pathogenen Hefe, und vergleichen sie mit homologen Mechanismen in S. cerevisiae. Um die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen S. cerevisiae und C. glabrata genauer zu erforschen, wurde das Transkriptom von C. glabrata bei Hitze, oxidativem und osmotischem Stress oder bei Entzug der Kohlenstoffquelle verglichen und die Rolle der zugehörigen Transkriptionsfaktoren untersucht. Msn2 ist in S. cerevisiae einer der Hauptakteure der sogenannten „Generellen Stressantwort“, also der Regulierung von Genen durch verschiedene Umweltstresse. Die Analyse des Stress-Transkriptoms zeigte eine überwältigende Übereinstimmung zwischen S. cerevisiae und C. glabrata und eine wichtige Rolle der Msn2 homologen Proteine CgMsn2 und CgMsn4. Die Virulenz von C. glabrata in einem ex vivo Modell wurde durch Abwesenheit von CgMsn2/4 nicht beeinträchtigt. Daraus kann auf weitere wichtige Stressresistenzmechanismen in C. glabrata geschlossen werden. Die Transkriptionsfaktoren CgSkn7 und CgYap1 regulieren - ähnlich wie in S. cerevisiae - auch viele homologe Gene in C. glabrata während des oxidativen Stresses. Eine Verteidigungsstrategie von phagozytierenden Zellen des Wirtes ist der sogenannte „oxidative burst“, wo eingeschlossene Mikroorganismen mittels reaktiver Sauerstoffmoleküle attackiert werden. CgYap1 wurde benötigt zum Schutz der Zellen gegen geringe Dosen von Wasserstoff Peroxid und Peroxynitrit, aber die Analyse der Lokalisation von CgYap1 während der Phagozytose deutete nur auf einen transienten oxidativen Stress. So hatte auch der Verlust von CgSkn7 und CgYap1 keinen Einfluss auf die Virulenz von C. glabrata. Andere Reportergene wie CgCta1 und CgMig1 deuteten auf eine andauernde Hungersituation der Zellen innerhalb des Phagosoms an. Wir beobachteten auch eine transiente Vermehrung von Peroxisomen, die auf den Versuch der Zellen alternative Kohlenstoffquellen zu benutzen hindeutete. Um den Nachschub von Kohlenstoff zu gewährleisten, muss die eingeschlossene Zelle andere intrazelluläre Quellen nützen. Eine Möglichkeit besteht in Autophagie, wobei Bestandteile der Zelle abgebaut werden. Durch die Ausschaltung von CgATG11 und CgATG17, welche zwei wichtige Signalmoleküle für den autophagozytischen Prozess kodieren, wurde die Überlebensrate von phagozytierten C. glabrata Zellen erheblich abgeschwächt.

Schlagwörter in Deutsch

Candida glabrata / Stressantwort / Humanpathogen / Phagocytose

Dokumentenart: Hochschulschrift (Dissertation)
AutorIn: Roetzer, Andreas
Titel: Stress response in Candida glabrata
Umfangsangabe: 198 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publikationsjahr: 2009
Sprache: eng ... Englisch
BetreuerIn: Schüller, Christoph
BeurteilerIn: Hube, Bernhard
2. BeurteilerIn: Morschhäuser, Joachim
Klassifikation: 42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC-Nummer: AC07452569
Dokumenten-ID: 7541
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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