Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

EXPRESSION PROFILE OF SAP9 SECRETED ASPARTYL PROTEASE AND THE VIRULENCE OF CANDIDA ALBICANS

Joanna Julia Piłat

Abstract

Candida albicans is a human commensal residing in the gastrointestinal and vaginal tract and some cutaneous areas of healthy individuals without symptoms of disease. On the other hand, C. albicansis considered to be a major causative factor of opportunistic human infections (invasive candidiasis) with high morbidity and mortality rate of 30 to 70%. The incidence of candidiasis appeared due to predisposing factors such as immunosuppressant or steroids treatments, long-term catheterization, invasive medical procedures, treatment with broad-spectrum antibiotic, destruction of the skin by deep burns, local disorders of the gastrointestinal tract, diabetes mellitus, premature very low birth weight infants, immunologically comprised individuals, spread of HIV infections. The opportunistic fungal pathogen C. albicans possesses a repertoire of virulence attributes including adhesion to host tissue, the ability to undergo reversible morphogenetic transition, the secretion of extracellular hydrolases, and rapid switching between different phenotypic forms. Among the hydrolytic enzymes, aspartic proteases (Saps) are considered to be key virulence determinants of C. albicans which contribute to the adhesive and invasion capabilities of strains from this species. Saps are the products of a family of 10 SAP genes divided into subfamilies based on amino acid sequence homology alignment (SAP1 to SAP3, SAP4 to SAP6, SAP9, and SAP10). In the study, we analyzed the expression profile of SAP7 and SAP8 genes in different genetic backgrounds (wild type strains, sap mutants) under conditions that induce morphogenesis and biofilm formation (cell line Caco2). In addition, the expression level of SAP7-10 genes in wild type cells and sap mutants under undiluted human serum (pH 7.0-7.4) influence after 18h incubation at 37°C was analyzed. Results of the study indicate the role of SAP7 in C. albicans cells growth and morphogenesis in human serum, as well as in the 2 development of the later stage of candidaemia. Furthermore, a role of Sap8 in C. albicans cells proliferation was described. SAP9 and SAP10 expression observed in cells of wild type strain SC5314 lead to the conclusion that there is no association between the latter isoenzymes expression and morphogenesis. Moreover, current result indicate a lack of connection between SAP9-10 expression and candidaemia progression. Based on our results, genes SAP7 and SAP8 are involved in the pathogenesis process of mucosal candidiasis. Furthermore, data reveal a significance of these isoenzymes in biofilm formation. Wild type strains as well as mutants of C. albicans exhibited adhesive properties to the epithelial tissues. Moreover, SAP9 deletion had no significant effect on the adhesion properties. Using of pepstatin A (15 μM) increased the adhesion ability of all the strains tested. In our opinion, SAP9 determines the resistance of C. albicans morfphologies to PA by increasing the adhesive properties of C. albicans. Our data imply that experiments using pepstatin A to address the importance of Saps for C. albicans pathogenicity should be interpreted with caution. It was shown that amphotericin B at a concentration of 2 μg/ml confirmed the possible role of Saps in interaction with antifungal compounds. However, the results do not support an absolute role of Saps in adhesion to the intestinal epithelial cells. In the study, the employment of SEM analysis allowed us to study biofilmof C. albicans on human epithelial cells. On microscopy, ultrastructural pattern of biofilm was seen as multilayer cluster of morphologies distinguished by characteristic phenotypic properties. Under tested conditions, strain sap9Δ had similar phenotype to wild type strain. The results confirm the literature data that SAP9 is not involved in the morphogenesis. Moreover, the morphogenesis is a key process in the development of C. albicans biofilm. The data may suggest the existence of a compensation mechanism of loss of SAP9 gene by overexpression of the remaining genes involved in the morphogenesis as well as biofilm formation (SAP4-6). Furthermore, it was discussed that SAP9 is not involved in biofilm formation.
Record ID
WUT2c2a6d8fe46e437796345afd72aa4f26
Diploma type
Master of Science
Author
Joanna Julia Piłat Joanna Julia Piłat,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Profil ekspresji SAP9 proteazy aspartylowej a wirulencja C. albicans
Supervisor
Małgorzata Adamczyk (FC/CDSB) Małgorzata Adamczyk,, Chair of Drug and Cosmetics Biotechnology (FC/CDSB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Drug Technology And Biotechnology (FC/CDSB)
Study subject / specialization
, Biotechnologia Chemiczna - Leki i Kosmetyki
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
27-09-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Candida albicans jest oportunistycznym patogenem szeroko rozpowszechnionym w populacji ludzkiej. U zdrowych ludzi wchodzi w skład flory fizjologicznej błon śluzowych przewodu pokarmowego, oddechowego, moczowo – płciowego oraz skóry. W wyniku zaburzeń odporności gospodarza drobnoustrój ten staje się groźnym patogenem, będącym przyczyną rozwoju zakażeń. Grzybice o etiologii C. albicans mogą mieć charakter zarówno powierzchniowy jak i układowy oraz cechują się wysoką śmiertelnością, sięgająca od 30 do 70%. Dotychczas wiele czynników wirulencji C. albicans, które pozwalają kolonizować ludzkie tkanki, wywoływać infekcje, a także unikać odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Za kluczowe czynniki chorobotwórczości tego gatunku uważa się wytwarzanie form micelialnych, wydzielanie enzymów hydrolitycznych, w tym proteazy aspartylowej oraz zdolność do adhezji. Uwzględniając potencjalne korzyści zdrowotne mogące wystąpić wśród członków populacji ludzkiej, wynikające z poznania wirulencji C. albicans, w przedłożonej pracy podjęto badania nad aktywnością enzymatyczną proteazy aspartylowej. W niniejszej pracy, analizowano zmiany tempa ekspresji SAP7, SAP8 w komórkach szczepów o różnych genotypach (dziki szczep oraz mutanty sap) w warunkach indukujących morfogenezę oraz tworzenie biofilmu (linia Caco-2). Ponadto, określono poziom ekspresji SAP7-10 w komórkach szczepu dzikiego SC5314 oraz mutantów sap w warunkach sprzyjających tworzeniu strzępek prawdziwych (nierozcieńczona surowica ludzka, pH 7.0-7.4, temp. 37°C, 18-godz. inkubacja). Wykazano rolę SAP7 oraz SAP8 w procesie proliferacji, wzrostu i morfogenezy C. albicans w surowicy ludzkiej, jak również w rozwoju późnej kandydemii u ludzi. Niski poziom ekspresji SAP9 oraz SAP10 w komórkach szczepu dzikiego SC5314 pozwala wnioskować o braku zależności między ekspresją tych 2 izoenzymów a zjawiskiem morfogenezy, jak również braku związku ich ekspresji z rozwojem zakażenia krwi. W przedłożonej pracy analizowano ekspresję genów SAP7-8 w modelu kandydozy nabłonka jelita (kandydoza powierzchniowa). Otrzymane w badaniach dane sugerują rolę genów SAP7 i SAP8 w patogenezie powierzchniowej kandydozy (jelita). Świadczą, także o ich zaangażowaniu w rozwój biofilmu na powierzchni ożywionej. Analiza udziału izoenzymu Sap9 w adhezji C. albicans do komórek linii Caco-2 wykazała, że wszystkie badane szczepy C. albicans posiadają właściwości adhezyjne w badanych warunkach, a delecja SAP9 nie zaburza znacząco procesu adhezji. Stosując pepstatynę A w stężeniu 15 μM uzyskano wzrost aktywności adhezyjnych wszystkich szczepów. Otrzymane dane mogą świadczyć o tym, że SAP9 warunkuje odporność na PA poprzez wzrost właściwości adhezyjnych morfotypów C. albicans z delecją tego genu. Jednak jak sugerują inni autorzy (Schild i wsp. 2011), badania z zastosowaniem PA w celu wykazania roli Sap w patogenezie C. albicans powinny być interpretowane z ostrożnością. Zastosowanie amfotrycyny B w stężeniu 2 μg/ml potwierdziło prawdopodobną rolę Sap w interakcji ze związkami przeciwgrzybicznymi. Uzyskane wyniki nie potwierdzają bezwzględnej roli Sap w procesie adhezji do komórek nabłonka jelitowego. Analiza zależności między ekspresją izoenzymu Sap9 a morfogenezą C. albicans wykazała, że w badanych warunkach biofilm C. albicans stanowi wielowarstwowe zgrupowanie morfotypów (blastospor, pseudostrzępek oraz strzępek prawdziwych) wyróżniających się charakterystycznymi właściwościami fenotypowymi. W badanych warunkach szczep sap9Δ posiadał zbliżony fenotyp do szczepu dzikiego. Uzyskane wyniki (w oparciu o badanie ekspresji SAP) potwierdzają dane piśmiennictwa, że SAP9 nie bierze udziału w morfogenezie, a zjawisko morfogenezy jest kluczowym procesem dla rozwoju biofilmu. Otrzymane dane mogą świadczyć o kompensacji utraty SAP9 poprzez nadekspresję pozostałych genów SAP zaangażowanych w morfogenezę i tworzenie biofilmu (tj., SAP4-6), jak również o tym, że SAP9 nie bierze udziału w tworzeniu biofilmu.
File
  • File: 1
    Praca magisterska.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT2c2a6d8fe46e437796345afd72aa4f26/
URN
urn:pw-repo:WUT2c2a6d8fe46e437796345afd72aa4f26

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page