Expresion of the izoenzymes Sap4-6 secreted aspartyl proteases and virulence of Candida albicans. Search for new inhibitors of the adhesion and morphogenesis C. albicans

Martyna Łuczak

Abstract

Candida albicans is a microorganizm commonly found in the human population. As a commensal in healthy organism is part of the physiological microflora of the mucous membranes. In patients with disorders of the immune system causes opportunistic infections. In recent years there has been increasing incidence of fungal diseases of both, skin and systemic. C. albicans as the most dangerous species of the genus Candida takes 7th place in Europe and 4th in the U.S. in the classification of microorganisms causing nosocomial infection in intensive care units. C. albicans is able to effectively adapt to various environmental conditions, and has a wide range of virulence factors, which are designed to facilitate the host tissues colonization and overcome its defense mechanisms. Key virulence factors include polymorphism, the ability of adhesion to the epithelium and the ability to biofilm formation, as well as extracellular secretion of proteolytic enzymes inter alia secreted aspartyl proteases (isoenzymes SAP1-10). In this study, we undertook the research aimed to understand the mechanisms of pathogenesis related to the enzymatic activity of aspartyl proteases involved in many physiological and pathological processes conducted by C. albicans. Proteases are an important therapeutic target. Getting the knowledge about their activity will allow to create effective methods to fighting with this dangerous pathogen. The submitted study we analyzed the influence of the sulfone compound (4-chloro-3-nitrophenyl-dichloromethyl sulfone) to the expression of SAP4, SAP5, SAP6 genes in different genetic backgrounds (wild type strain and sap mutants strains). An analysis was performed of the relationship between the expression of isoenzymes Sap4-6 and morphogenesis of C. albicans cells treated with the test compound. Studies have confirmed that C. albicans cells is a complex biofilm structure, which consists of a variety of morphotypes (blastospores, pseudohyphae and true hyphae) characterized by specific phenotypic properties. Under the tested conditions strains Δsap4 and Δsap6 had a similar phenotype as the wild-type strain. However, Δsap5 and Δsap456 mutants showed impaired ability to creating true hyphae form. The morphogenesis is a necessary process to biofilm formation. The obtained results are confirmed by the literature data that mutant devoid of SAP4-6 genes is not able to produce biofilm. The study confirmed that the Sap5 plays a role in the initial stages of infection of epithelial cells. 18 Analysis of the Sap4-6 isoenzymes participation in the adhesion of C. albicans to the cell line Caco-2 showed that all the tested strains of C. albicans have adhesive properties under the tested conditions, and the deletion of the SAP genes does not interfere significantly the adhesion process. Analysis of the impact of a sulfone compound in C. albicans adhesion to intestinal epithelial cells showed that the test compound inhibit growth of wild and Δsap5 strains. Using different concentrations of test compound (2-16 μg / ml) gave increased activity of Δsap4 and Δsap6 strains, what may indicate the SAP4 and SAP6 genes condition the resistance of the test compound. Currently, there are several studies that reveal the ability to inhibit crucial vital signs of C. albicans by various biologically active substances. Tested compound showed an inhibitory effect on cell growth of different strains of C. albicans, what makes it a potential anti-fungal agent in the candidiasis treatment. However, studies need to be confirmed on a larger group of strains as well as in combination with other antifungal compounds.
Diploma typeMaster of Science
Author Martyna Łuczak
Martyna Łuczak,,
-
Title in PolishEkspresja izoenzymów Sap4-6 proteazy aspartylowej a wirulencja Candida albicans. Poszukiwanie nowych inhibitorów adhezji i morfogenezy C. albicans
Supervisor Zbigniew Ochal ZTiBSL
Zbigniew Ochal,,
- Department Of Drug Technology And Biotechnology
Certifying unitFaculty of Chemistry (FC)
Affiliation unitDepartment Of Drug Technology And Biotechnology (DDTB)
Study subject / specializationBiotechnologia Chemiczna - Leki i Kosmetyki
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date19-12-2013
Issue date (year)2013
Keywords in Polish-
Keywords in English-
Abstract in PolishCandida albicans jest mikroorganizmem powszechnie występującym w populacji ludzkiej. Jest to organizm komensalny, który u zdrowych ludzi wchodzi w skład mikroflory fizjologicznej błon śluzowych. U chorych z zaburzeniami systemu immunologicznego wywołuje zakażenia oportunistyczne. W ostatnich latach obserwuje się coraz częstsze występowanie schorzeń grzybiczych zarówno powierzchniowych jak i układowych. C. albicans jako najgroźniejszy gatunek z rodzaju Candida zajmuje 7. miejsce w Europie i 4. miejsce w USA w klasyfikacji mikroorganizmów wywołujących zakażenia szpitalne na oddziałach intensywnej terapii. C. albicans potrafi skutecznie dostosować się do różnorodnych warunków panujących w otoczeniu oraz dysponuje szeroką gamą czynników wirulencji, które mają za zadanie ułatwić kolonizację tkanek gospodarza i pokonać jego mechanizmy obronne. Do najważniejszych czynników wirulencji zalicza się polimorfizm, zdolność adhezji do nabłonka oraz zdolność tworzenia biofilmu, a także wydzielanie zewnątrzkomórkowych enzymów proteolitycznych, między innymi izoenzymów proteazy aspartylowe Sap1-10. W niniejszej pracy podjęto badania mające na celu poznanie mechanizmów patogenezy związanych z aktywnością enzymatyczną proteaz aspartylowych biorących udział w licznych fizjologicznych i patologicznych procesach prowadzonych przez C. albicans. Proteazy stanowią ważny cel terapeutyczny. Dokładne poznanie ich działania umożliwi stworzyć skuteczne metody walki z tym groźnym patogenem. Ponadto zbadano wpływ związku sulfonowego (sulfonu 4-chloro-3-nitrofenylodichlorometylowego)na zmianę tempa ekspresji genów SAP4, SAP5, SAP6 w komórkach szczepów dzikiego i mutantów pozbawionych poszczególnych genów SAP. Przeprowadzono analizę zależności między ekspresją izoenzymów Sap4-6 a morfogenezą komórek C. albicans traktowanych związkiem badanym. Badania potwierdziły, że komórki C. albicans stanowią złożoną strukturę biofilmu, na który składają się różnorodne morfotypy (blastospory, pseudostrzępki oraz strzępki prawdziwe) charakteryzujące się specyficznymi własnościami fenotypowymi. W badanych warunkach szczepy Δsap4 i Δsap6 posiadały zbliżony fenotyp do szczepu dzikiego. Natomiast mutanty Δsap5 i Δsap456 wykazały osłabioną zdolność do tworzenia formy strzępek prawdziwych. Zjawisko morfogenezy jest niezbędnym procesem do tworzenia prawidłowej struktury biofilmu. Otrzymane dane potwierdzają dane literaturowe, że mutant pozbawiony genów SAP4-6 nie jest zdolny do wytworzenia 16 biofilmu. Przeprowadzone badania potwierdziły, że Sap5 odgrywa pewną rolę w początkowej fazie zakażeń komórek nabłonka. Analiza udziału izoenzymów Sap4-6 w adhezji C. albicans do komórek linii Caco-2 wykazała, że wszystkie badane szczepy C. albicans posiadają właściwości adhezyjne w badanych warunkach, a delecja badanych genów SAP nie zaburza znacząco procesu przylegania. Analiza wpływu związku sulfonowego na adhezję C. albicans do komórek nabłonka jelita wykazała, że badany związek oddziałuje hamująco na wzrost komórek szczepów dzikich oraz mutanta pozbawionego genu SAP5. Stosując różne stężenia związku badanego (2-16 μg/ml) otrzymano wzrost aktywności szczepów Δsap4 i Δsap6, co może świadczyć, że geny SAP4 i SAP6 mogą warunkować oporność na badany związek. Obecnie prowadzonych jest wiele badań ujawniających zdolność hamowania kluczowych funkcji życiowych C. albicans przez różne substancje aktywne biologicznie. Zbadany związek wykazał działanie hamujące wobec wzrostu komórek różnych szczepów C. albicans, co czyni go potencjalnym związkiem przeciwgrzybicznym w leczeniu kandydoz. Jednakże przeprowadzone badania wymagają potwierdzenia na większej grupie szczepów, a także w połączeniu z innymi związkami przeciwgrzybicznymi
File
praca magisterska_Luczak_FIN.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) praca magisterska_Luczak_FIN.pdf 3.44 MB


Back