Dokument: Funktionen von Msb2 und anderer putativer Sensoren bei der Umweltanpassung von Candida albicans.

Titel:	Funktionen von Msb2 und anderer putativer Sensoren bei der Umweltanpassung von Candida albicans.
Weiterer Titel:	Roles of Msb2p and other putative sensors in environmental responses of Candida albicans
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=6806
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080125-100256-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Cottier, Fabien [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,74 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.01.2008 / geändert 23.01.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Jaeger, Karl-Erich [Betreuer/Doktorvater]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die hohe Anpassungsfähigkeit von Candida albicans an unterschiedliche Umweltbedingungen erfordert Sensoren, die Umweltreize wahrnehmen. Da nur wenige Sensoren bekannt sind, verwendeten wir zwei Strategien, um neue Sensoren zu identifizieren. Einerseits charakterisierten wir ein homologes Protein eines kürzlich in der Hefe Saccharomyces cerevisiae beschriebenen Sensors, Msb2p, das in Zusammenarbeit mit dem Sho1-Protein die Filamentbildung stimuliert. Andererseits untersuchten wir vier Kandidaten für Sensoren, die durch Bioinformatikanalysen vorhergesagt wurden. Bei C. albicans erfordert die Hyphenbildung die Aktivierung der MAP Kinase Cek1p über einen Sho1p-abhängigen Signalweg, während eine andere MAP Kinase, Hog1p, nach Aktivierung über die Ssk1p Proteinkinase die Filamentbildung reprimiert und osmotischen Schutz verleiht. Inaktivierung beider MSB2-Allele in C. albicans führte zu defektem Hyphenwachstum auf Mannitol-haltigem Agar in Normoxie, Hypoxie oder bei Einbettung in Agar. Diese Phänotypen wurden in einer msb2 sho1 Doppelmutante verschlimmert, während eine msb2 ssk1 Doppelmutante und eine msb2 sho1 ssk1 Tripelmutante eine völlige Abwesenheit von Hyphen zeigte. Diese Ergebnisse ließen vermuten, dass in Abwesenheit von Ssk1p-Aktivität sowohl Msb2p als auch Sho1p die Hyphenbildung nicht nur über den Cek1p-Weg sondern auch den Hog1p-Weg steuern. In Übereinstimmung mit einem derartigen "Cross-talk" beider MAP Kinase-Wege war eine msb2 cek1 Doppelmutante stärker als die jeweiligen Einzelmutanten in der Hyphenbildung eingeschränkt. Außerdem war eine msb2 Mutante nicht osmosensitiv, während eine msb2 ssk1 Doppelmutante im Vergleich zu einer ssk1 Mutante sensitiver war; diese Ergebnisse implizieren Msb2 wiederum in der Aktivierung von Hog1p. MSB2-Inaktivierung führte ebenfalls zu erhöhter Sensitivität gegenüber Zellwand-schädigenden Substanzen wie Congo Red, Calcofluor und Caspofungin. Diese Ergebnisse entsprechen Zellwandveränderungen in einer msb2-Mutante, die höhere Spiegel von Chitin und 1,3-Glucan aber niedrigere Spiegel von 1,6-Glucan zeigte. Außerdem ergaben Transkriptomanalysen mehrere an der Synthese von Glucan und Chitin beteiligte Gene, die gemeinsam von Msb2p und Sho1p reguliert werden. Somit scheint Msb2p ein wichtiger Umweltsensor von C. albicans bei Wachstum auf festen Oberflächen zu sein, der zu verstärkter Filamentierung,, osmotischer Resistenz und normaler Zellwandstruktur führt. Bekannte Sensoren enthalten mehrere Transmembranregionen und ausgedehnte cytoplasmatische Bereiche. Durch einen Bioformatikansatz wurde das theoretische Genom-weite Proteom von C. albicans nach Genen für mögliche Sensorproteine durchsucht und vier Gene wurden ausgewählt und analysiert (orf19.7670/IPF4949, orf19.6650/IPF5005, orf19.827/NHS1, orf19.4527/HGT1). Da die Deletion von IPF4949 zu einer verzögerten Hyphenbildung auf bestimmten festen Induktionsmedien führte, kann angenommen werden, dass das kodierte Protein an der Morphogenese über einen noch unbekannten Mechanismus beteiligt ist. Deletion von IPF5005 führte außer zu einer verringerten Wachstumsgeschwindigkeit zu keinen besonderen Phänotypen, während Deletionsmutanten für NHS1 und HGT1 phänotypisch normal waren. Somit ergibt sich die Schlussfolgerung, dass die bekannten Merkmale von Sensoren nicht ausreichend sind, um über einen Bioinformatikansatz neue Sensoren zu identifizieren. The high capacity of Candida albicans to adapt to various environments requires sensors detecting multiple environmental signals. Because few sensors are known, we used two strategies to identify new sensors. First, we characterised a homolog of a recently described membrane sensor in the yeast Saccharomyces cerevisiae, Msb2p, which stimulates filamentation by interaction with the Sho1 protein. Second, we studied four candidates of sensors predicted by a bioinformatics approach. In C. albicans the formation of hyphae requires activation of the MAP kinase Cek1p via a Sho1p-dependent pathway, while another MAP kinase, Hog1p, represses filamentation and mediates osmotic protection upon activation by the Ssk1p protein kinase. Inactivation of both MSB2 alleles in C. albicans led to defective hypha formation on mannitol-containing agar, in normoxic, hypoxic or embedded conditions. Such phenotypes worsened in a msb2 sho1 double mutant, while an msb2 ssk1 double and a msb2 sho1 ssk1 triple mutant showed a complete absence of hyphae. These results suggested that in the absence of Ssk1p signalling, both Msb2p and Sho1p proteins control hypha formation not only via Cek1p, but also by the Hog1p pathway. In agreement of such cross-talk between both MAP kinase pathways activated by Msb2p, a msb2 cek1 double mutant was more defective in hypha formation than the corresponding single mutants. Furthermore, while a msb2 mutant was not osmosensitive, a msb2 ssk1 double mutant showed increased sensitivity compared to a ssk1 mutant, again implicating Msb2p in activation of Hog1p. MSB2 disruption also led to higher sensitivities to cell wall-damaging compounds, including Congo red, calcofluor and caspofungin. These results match cell wall alterations in a msb2 mutant, which contained increased levels of chitin and β-1,3-glucan but lower levels of β-1,6-glucan. Furthermore, transcriptomal analyses revealed several genes involved in glucan and chitin biosynthesis regulated jointly by Msb2p and Sho1p proteins. Thus, Msb2p appears to represent an important environmental sensor in C. albicans grown on solid surfaces, leading to increased filamentation, osmotic resistance and maintenance of normal cell wall structure. Known sensors contain several transmembrane regions and extended cytoplasmic tails. By a bioinformatics approach the theoretical genome-wide proteome of C. albicans was searched for genes encoding putative sensor proteins and four genes were selected and analyzed (orf19.7670/IPF4949, orf19.6650/IPF5005, orf19.827/NHS1, orf19.4527/HGT1). Deletion of IPF4949 alleles showed a delayed hyphal morphogenesis on certain solid induction media, suggesting that the encoded protein contributes to morphogenesis by a yet unknown mechanism. Deletion of IPF5005 did not show particular phenotypes except a significant retardation of growth, while deletions of NHS1 and HGT1 appeared normal with respect to all phenotypes. It is concluded that known structural features of sensors are not sufficient to identify novel sensors by a bioinformatics approach.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	23.01.2008
Dateien geändert am:	23.01.2008
Promotionsantrag am:	13.12.2007
Datum der Promotion:	18.01.2008