Information

5.2.4: Svampepatogenicitet - Biologi

5.2.4: Svampepatogenicitet - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Færdigheder til at udvikle

  • Nævn mindst tre svampevirulensfaktorer, der fremmer svampekolonisering.
  • Nævn mindst to svampevirulensfaktorer, der skader værten.

Som med bakterierne kan svampevirulensfaktorer opdeles i to kategorier: virulensfaktorer, der fremmer svampekolonisering af værten; og virulensfaktorer, der skader værten.

Virulensfaktorer, der fremmer svampekolonisering

Virulensfaktorer, der fremmer svampekolonisering af værten omfatter evnen til at:

1. klæbe til værtsceller og modstå fysisk fjernelse;
2. invadere værtsceller;
3. konkurrere om næringsstoffer;
4. modstå medfødt immunforsvar såsom fagocytose og komplement; og
5. undgå adaptivt immunforsvar.

Eksempler på virulensfaktorer, der fremmer svampekolonisering omfatter:

1. Et kompromitteret immunsystem er den primære disponerende faktor for alvorlige svampeinfektioner. En person, der er stærkt immunsupprimeret, såsom en person, der tager immunsuppressive lægemidler for at undertrykke transplantatafstødning, eller en person med fremskreden HIV-infektion, eller en person med andre immunsuppressive lidelser, bliver meget modtagelig over for infektioner med svampe, der generelt anses for ikke at være særlig skadelige for en sund person med normale forsvar.

2. Som med bakterier synes evnen til at klæbe til værtsceller med cellevægsadhæsiner at spille en rolle i svampevirulens.

3. Nogle svampe producerer kapsler, der gør det muligt for dem at modstå fagocytisk opslukning, såsom gær Cryptococcus neoformans og gærformen af Histoplasma capsulatum (Figur 1).

4. Candida albicans stimulerer produktionen af ​​et cytokin kaldet GM-CSF, og dette cytokin kan undertrykke produktionen af ​​komplement af monocytter og makrofager. Dette kan mindske produktionen af ​​opsonin C3b såvel som komplementproteinerne, der øger fagocytternes kemotakse.

5. C. albicans ser også ud til at være i stand til at optage jern fra røde blodlegemer.

6. albicans producerer sure proteaser og phospholipaser, der hjælper med indtrængning og beskadigelse af værtscellemembraner.

7. Nogle svampe er mere modstandsdygtige over for fagocytisk ødelæggelse, f.eks. Candida albicans, Histoplasma capsulatum, og Coccidioides immitis.

8. Der er bevis for, at når gærformen af Candida kommer ind i blodet, aktiverer det gener, så det kan skifte fra sin spirende form til sin hyfeform. Når den bliver opslugt af makrofager, begynder den desuden at producere de rørformede kimrør, som trænger ind i makrofagens membran og dermed forårsager dens død.

En film af Candida dræbe en makrofag indefra fra Theriot Lab-webstedet på Stanford University Medical School: Candida albicans dræber makrofager indefra og ud.

9. Faktorer som kropstemperatur, osmotisk stress, oxidativ stress og visse humane hormoner aktiverer et dimorfi-regulerende histidinkinase-enzym i dimorfe skimmelsvampe, som f.eks. Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, og Coccidioides immitis, får dem til at skifte fra deres avirulente skimmelform til deres virulente gærform. Det udløser også gæren Candida albicans at skifte fra sin gærform til sin mere virulente hyfeform.

Virulensfaktorer, der skader værten

Ligesom bakterier kan svampe-PAMP'er, der binder til PRR'er, udløse overdreven cytokinproduktion, hvilket fører til en skadelig inflammatorisk reaktion, der beskadiger væv og organer. Når svampe vokser i kroppen, kan de udskille enzymer til at fordøje celler. Disse omfatter proteaser, phospholipaser og elastaser. Som reaktion på både svampen og celleskade frigives cytokiner. Som set tidligere under bakteriel patogenese, fører dette til en inflammatorisk respons og ekstracellulært drab af fagocytter, der fører til yderligere ødelæggelse af værtsvæv.

Mange skimmelsvampe udskiller mykotoksiner, især når de vokser på korn, nødder og bønner. Disse toksiner kan forårsage en række forskellige virkninger hos mennesker og dyr, hvis de indtages, herunder tab af muskelkoordination, vægttab og rystelser. Nogle mykotoksiner er mutagene og kræftfremkaldende. Aflatoksiner, produceret af visse Aspergillus arter, er især kræftfremkaldende. En form kaldet Stachybotrys chartarum er en mykotoksinproducent, der er blevet impliceret som et potentielt alvorligt problem i hjem og bygninger som en af ​​årsagerne til "syg bygningssyndrom." Mykotoksinsymptomer hos mennesker omfatter dermatitis, betændelse i slimhinder, hoste, feber, hovedpine og træthed.

Medscape-artikel om infektioner forbundet med organismer nævnt i dette læringsobjekt. Registrering for at få adgang til denne hjemmeside er gratis.

  • Candida albicans
  • Cryptococcus neoformans
  • Pneumocystis carinii
  • Dermatofytiske infektioner (tinea)
  • Coccidioides immitis
  • Histoplasma capsulatum
  • Blastomyces dermatitidis
  • Aspergillose
  • Rhizopus
  • Skimmelsvamp allergi

Resumé

Mange af de samme faktorer, der gør det muligt for bakterier at kolonisere kroppen, gør det også muligt for svampe at kolonisere. Mange af de samme faktorer, der gør det muligt for bakterier at skade kroppen, gør det også muligt for svampe at forårsage skade.

Bidragydere

  • Dr. Gary Kaiser (COMMUNITY COLLEGE OF BALTIMORE COUNTY, CATONSVILLE CAMPUS)


Patogen svamp

Patogene svampe er svampe, der forårsager sygdom hos mennesker eller andre organismer. Omkring 300 svampe er kendt for at være sygdomsfremkaldende for mennesker. [1] Markant flere svampe er kendt for at være sygdomsfremkaldende for plantelivet end i dyreriget. [2] Undersøgelsen af ​​svampe, der er patogene for mennesker, kaldes "medicinsk mykologi". Selvom svampe er eukaryote, er mange patogene svampe mikroorganismer. [3] Studiet af svampe og andre organismer, der er patogene for planter, kaldes plantepatologi.


CORT0C04210 er påkrævet for Candida orthopsilosis adhæsion til humane bukkale celler

Candida orthopsilosis er et humant svampepatogen, der tilhører Candida parapsilose sensu lato artskomplekset. C. orthopsilosis kommenterede genom rummer 3 formodede agglutinin-lignende sekvens (ALS) gener ved navn CORT0B00800, CORT0C04210 og CORT0C04220. Formålet med denne undersøgelse var at undersøge den rolle, som CORT0C04210 (CoALS4210) spiller i virulensen og patogeniciteten af ​​denne opportunistiske gær. Heterozygote og nul-mutantstammer, der mangler en eller begge kopier af CoALS4210, blev opnået under anvendelse af SAT1-flipper-kassettestrategien og blev karakteriseret i in vitro, ex vivo og in vivo modeller. Selvom der ikke blev observeret nogen forskelle mellem mutant- og vildtype-stammerne i in vitro-vækst eller i evnen til at gennemgå morfogenese, viste CoALS4210-nul-mutanten en forringet adhæsion til humane bukkale epitelceller sammenlignet med heterozygote og vildtype-stammer. Når patogeniciteten af ​​CoALS4210-mutant- og vildtype-stammer blev evalueret i en murin model for systemisk candidiasis, blev der ikke observeret nogen statistisk signifikante forskelle i svampebelastningen af ​​målorganer. Da genforstyrrelser kunne ændre kromatinstrukturen og påvirke transkriptionel regulering af andre gener, blev to uafhængige CRISPR/Cas9-redigerede mutantstammer genereret i den samme genetiske baggrund, som blev brugt til at skabe de slettede stammer. CoALS4210-redigerede stammer blev testet for deres in vitro vækstevne og sammenlignet med den deleterede stamme for adhæsionsevne til humane bukkale epitelceller. De opnåede resultater bekræftede en reduktion i adhæsionsevnen af ​​C. orthopsilosis-redigerede stammer til bukkale celler. Disse resultater giver det første bevis på, at CRISPR/Cas9 med succes kan anvendes i C. orthopsilosis og viser, at CoALS4210 spiller en direkte rolle i adhæsionen af ​​C. orthopsilosis til humane bukkale celler, men er ikke primært involveret i starten af ​​dissemineret candidiasis.

Nøgleord: ALS-gener Adhæsion CRISPR/Cas9 Candida orthopsilosis Humane bukkale epitelceller SAT1 flipperkassette Virulensfaktorer.


EPIDEMIOLOGI

Candida arter er allestedsnærværende organismer (115). En stigende forekomst af svampeinfektioner med Candida arter er blevet observeret hos immunkompromitterede patienter såsom intensiv-patienter, postkirurgiske og neutropene patienter (7, 11, 14, 67, 90, 175). Candida arter er oftest isoleret fra mundhulen og påvises hos ca. 31 til 55% raske individer (115). Koloniseringsraten stiger med sværhedsgraden af ​​sygdommen og varigheden af ​​indlæggelsen (115, 170, 175). Historisk set, C. albicans tegnede sig for 70 til 80% af de isolater, der blev udvundet fra inficerede patienter. C. glabrata og C. tropicalis hver tegnede sig for ca. 5 til 8% isolater, mens andre ikke-albicans Candida arter forekommer kun sjældent (3, 7). Nyere epidemiologiske data afslører dog et mykologisk skift fra C. albicans til ikke-albicans Candida arter som f.eks C. glabrata, C. tropicalis, C. parapsilose, og C. krusei (7, 90, 107, 180, 183, 184).

De skiftende mønstre og den stigende forekomst af spredte Candida infektion er også tydelig i en stor obduktionsserie (11). Den høje dødelighed i forbindelse med bakterielle infektioner er faldet med den tidlige administration af empiriske antibiotika, mens systemiske svampeinfektioner er blevet stadig vigtigere for at forårsage sygelighed og dødelighed hos immunkompromitterede patienter. Candida er nu den fjerde mest almindelige organisme, der er udvundet fra blodkulturer hos indlagte patienter (7). C. glabrata er for nylig dukket op som et vigtigt nosokomielt patogen, men man ved ikke meget om dets epidemiologi. Selvom C. albicans er den mest almindelige svampeart isoleret fra blod, C. glabrata ligger i øjeblikket på en fjerdeplads blandt Candida arter (tredje hos patienter, der er blevet opereret) og er forbundet med en lige så høj dødelighed (51, 90, 181, 184). C. glabrata er af særlig betydning på grund af dets medfødte øgede resistens over for svampedræbende midler, specifikt azolerne (49, 61, 174, 181, 184). De aktuelle epidemiologiske data for C. glabrata er opsummeret i Tabel ​ Tabel1. 1 .

TABEL 1

Epidemiologi af C. glabrata infektion

Overvejende nosokomial (undtagen vaginal)
Immunkompromitteret eller svækket vært
Specifikke risikofaktorer:
 Længere tids indlæggelse
𠀿orudgående brug af antibiotika
𠀻rug af fluconazol
 𠀺lmen brug på hospital
  Patienteksponering
 Håndtransport af hospitalspersonale
Ofte blandet svampeinfektion

En klar forståelse af epidemiologien af Candida infektion og kolonisering har været vanskelig på grund af mangel på pålidelige typebestemmelsessystemer til at evaluere stammehomologi. Tidligere typesystemer har været afhængige af fænotypiske forskelle inden for en Candida arter, som muligvis ikke afspejler sande stammeforskelle (26, 71, 106). Nylige fremskridt i brugen af ​​molekylære teknikker har imidlertid gjort det muligt for forskere at udvikle et typesystem med større følsomhed (26, 34, 70, 71, 106, 169, 172). Molekylær typning af Candida ved DNA-fingeraftryk, der involverer forskellige molekylære teknikker (restriktionsfragmentlængdepolymorfi, CHEF og tilfældigt amplificeret polymorft DNA), har evnen til at differentiere tæt beslægtede stammer, som kan have fænotypiske ligheder (26, 70, 79, 161, 169, 172).

Baseret på epidemiologiske undersøgelser er det tydeligt, at mennesker udsættes gentagne gange for Candida i fødevarer og andre kilder. Imidlertid er den naturlige historie af denne kommensale "normale" kolonisering over uger, måneder og år dårligt forstået. Ikke desto mindre kan man med rimelighed konkludere det Candida kolonisering er næsten universel. Et fællestræk for koloniserede individer er, at de hyppigste arter stadig er C. albicans, og indtil videre ingen unikke stammer af C. albicans eller enhver ikke-albicans Candida arter med specifik tropisme i mave-tarmkanalen er blevet identificeret. DNA-typebestemmelse af Candida stammer opnået fra AIDS-patienter med oral og esophageal candidiasis indikerer en identisk distributionsfrekvens som dem af isolater til stede hos raske forsøgspersoner (12). Dette tyder på, at AIDS-associeret candidiasis ikke er forårsaget af unikke eller særligt virulente stammer, men sandsynligvis skyldes defekter i værtens forsvarsmekanismer.

Indtil for nylig, de fleste rapporter, der beskriver epidemiologien af ​​nosokomial C. glabrata har været retrospektive, og få studier har evalueret uafhængige risikofaktorer forbundet med nosokomial C. glabrata erhvervelse og efterfølgende infektion. Viden om epidemiologien af ​​svampe nosokomial kolonisering og infektion med C. glabrata er dog afgørende for forebyggelse af yderligere spredning samt hospitalsinfektion. I en nylig undersøgelse foretaget af Vazquez og kolleger (170), multivariat prospektiv case-kontrol analyse sammen med molekylær analyse af C. glabrata påvist, at patienter med nyerhvervelse af C. glabrata havde en længere indlæggelsestid (henholdsvis 18,8 og 7,6 dage P < 0,001) og hyppigere tidligere antimikrobiel brug (henholdsvis 100 og 65% P < 0,001) sammenlignet med patienter fra hvem Candida arter blev ikke genfundet under undersøgelsen. Disse resultater svarer til resultaterne bemærket i tidligere epidemiologiske undersøgelser af C. albicans, C. lusitaniae, og C. parapsilose (138, 139, 172). Lidt er kendt om hospitalets reservoirer C. glabrata, men som med C. albicans, omfatter sandsynlige kilder et komplekst samspil mellem miljømæssige og menneskelige reservoirer (72, 172). Sygehusmiljøets unikke rolle som et potentielt reservoir for Candida arter antydes yderligere af fund i en nylig undersøgelse, hvor identiske stammer af C. glabrata blev isoleret fra miljøet, før de blev nyerhvervet af patienter indlagt i en knoglemarvstransplantationsenhed (170). Svampeorganismer isoleret fra det livløse hospitalsmiljø blev tidligere anset for at bidrage lidt til nosokomial svampeinfektion. Selvom inficerende stammer kan dyrkes fra miljømæssige overflader, menes det, at miljøet bliver passivt forurenet af organismer fra patienter (170, 172). To undersøgelser har impliceret transport i hænderne på hospitalspersonale som en mulig kilde til et udbrud (75, 172). Dermed, C. glabrata kan ligne C. albicans og andre nosokomielle patogener, der erhverves direkte eller indirekte fra forurenede miljøoverflader. Tidligere forståelse af patogenesen af C. glabrata kolonisering og infektion antog, at de organismer, der er ansvarlige for sygdom, var endogent erhvervet udelukkende fra patientens egen flora.

Befordring af personale i formidling af C. glabrata mangler at blive afklaret. Selvom C. glabrata ikke ofte genfindes fra hænderne på hospitalspersonale, antydes forbigående transport af dens isolering på miljømæssige overflader i kontakt med hænder (170). Måske kan hyppigere dyrkning af personales hænder eller brug af flydende medier til at genvinde gær have forbedret detektionshastigheden af C. glabrata. Nærhed til en patient med infektion eller kolonisering øger risikoen for nosokomial erhvervelse (170). Som i tidligere undersøgelser (124, 172) viste resultaterne af longitudinelle kulturer, at 75% af patienterne generelt bar den samme stammetype af C. glabrata over tid (170), med minimal stammediversitet blandt individuelle patienter. Dette fund er væsentligt forskelligt fra resultaterne beskrevet for nosokomial erhvervelse af C. albicans, hvor der var betydelig stammediversitet (172). Desuden, i denne undersøgelse, 71% af patienter med positive C. glabrata kulturer havde mere end én Candida arter isoleret. Den hyppigste kombination var C. glabrata og C. albicans, som blev fundet hos cirka 70% af patienterne. Dette er igen i modsætning til de resultater, der tidligere er beskrevet for C. albicans, som viste, at kun 39% af patienter med C. albicans havde mere end én Candida identificerede arter (175). Endelig, i modsætning til C. albicans, C. glabrata er ikke blevet genoprettet fra den mad, der blev givet til hospitalsindlagte patienter, hvilket potentielt kan bidrage til manglen på identificerbare C. glabrata stamme mangfoldighed.

Som konklusion tyder disse undersøgelser på, at nosokomiel erhvervelse af C. glabrata er ikke ualmindeligt og kan skyldes eksogen erhvervelse. Derudover to store risikofaktorer forbundet med C. glabrata kolonisering er forlænget varighed af hospitalsindlæggelse og tidligere antimikrobiel brug. Yderligere prospektive undersøgelser er hårdt nødvendige for mere klart at definere infektionsreservoirerne såvel som overførselsmåden og foranstaltninger til at forhindre spredning af infektion.


5.2.4: Svampepatogenicitet - Biologi

Svampe forårsager et spektrum af sygdomme hos mennesker lige fra forholdsvis uskadelige overfladiske hudsygdomme forårsaget af dermatofytter til invasive livstruende infektioner forårsaget af arter som f.eks. Candida albicans, eller Cryptococcus neoformans. På grund af den opportunistiske karakter af de fleste invasive mykoser har svampepatogenicitet vist sig vanskelig at definere. Imidlertid har anvendelsen af ​​nye genomiske og andre molekylære teknikker i de senere år revolutioneret feltet og afsløret fascinerende ny indsigt i mekanismerne bag svampepatogenese.

I denne bog gennemgår et panel af højt profilerede forfattere kritisk den vigtigste forskning for at give et rettidigt overblik. De omfattende referenceafsnit i hvert kapitel opmuntrer positivt læserne til at forfølge emnet mere detaljeret. Bogen er opdelt i to sektioner: De første seks kapitler gennemgår den transformative effekt af at anvende state-of-the-art værktøjer og innovative tilgange til forskning, især inden for komparativ biologi. Den anden sektion består af otte kapitler, der hver især er dedikeret til den molekylære og cellulære biologi af et stort svampepatogen hos mennesker: Candida, Aspergillus, Cryptococcus, dermatofytter, Histoplasma, Blastomyces, Pneumocystis og Paracoccidoides. Disse kapitler giver et rettidigt øjebliksbillede af den aktuelle forskningstilstand.

Dette bind er en vigtig reference for studerende, forskere og klinikere med interesse for svampepatogenese.

"Redaktørerne har formået at samle 34 af de mest aktive og førende forskere på området for at producere sådan en anmeldelse. De farvede diagrammer og fotografier er så informative og(eller) fantastiske, at jeg kan forestille mig, at nogle af disse vil blive meget brugt i undervisning i medicinsk mykologi kurser. Dette er et omhyggeligt redigeret og velproduceret opslagsværk, der fortjener at være bredt tilgængeligt i laboratorier, der udforsker molekylærbiologi og patogenicitetsmekanismer af humane patogene svampe" fra IMA Fungus (2014) 5: 56-57 .

"denne bog kan varmt anbefales. bør være tilgængelig på alle universitets- og universitetsbiblioteker, hvor der tilbydes human patologi og bioteknologikurser. Den er også en nyttig informationskilde for studerende såvel som forskere." fra Fungal Diversity

"De opdaterede, velpræsenterede kapitler tjener til at gøre denne tekst til en værdifuld reference for eksperter på området såvel som for dem, der er nye inden for svampepatobiologi. Dette velpræsenterede arbejde er en yderst nyttig tilføjelse til litteraturen. Den ekstremt den læsbare karakter af den velredigerede tekst vil helt sikkert lette dens brug for kandidatstuderende, der går ind i områderne fundamental eller medicinsk mykologi, og etablerede forskere vil sætte pris på de skarpe anmeldelser og deres grundige referencer." fra Frontiers in Microbiology

(EAN: 9781908230447 9781908230669 Emner: [mikrobiologi] [genomics] [mykologi] )


Svampe er en stigende trussel mod menneskers sundhed, dyr i det globale økosystem og mod landbruget og fødevaresikkerheden. Svampepatogenese er forpligtet til at levere en bred, tværfaglig platform for forskning, der tjener til at krydsbefrugte fremskridt og bidrage til at modarbejde jordens svampeplåger.

Fokus i dette afsnit spænder over de patogene mikrober, der forårsager livstruende infektioner hos mennesker, herunder Candida-arter, Aspergillus-arter, Cryptococcus-arter, dimorfe humane svampepatogener, Mucor og andre zygomyceter og Pneumocystis og Microsporidia. Hos dyr spænder omfanget over chytrid-patogenet fra frøer, Batrachochytrium dendrobatidis og beslægtede arter, såvel som Pseudogymnoascus destructans årsagen til flagermus hvid næse syndrom. I planter inviteres indlæg om svampepatogener, der forårsager vigtige afgrødetab, og undersøgelser fokuseret på, hvordan planter reagerer og forsvarer sig mod svampeinfektioner.

Vi byder velkommen til nye heterologe modelsystemer (Galleria, drosophila, zebrafisk, amøber, æg og andre), genomiske og populationsgenetiske undersøgelser, vaccineundersøgelser, nye lægemiddel- og behandlingstilgange og -strategier, mekanismer for lægemiddelresistens, diagnostik og immunterapi. Der inviteres til undersøgelser af mikrobiomets svampekomponenter (GI, lunge, hud, oropharynx).

Vi er særligt interesserede i undersøgelser, der spænder over discipliner og fremkomsten af ​​nye patogener i kliniske og landbrugsmæssige omgivelser, herunder svampeudbrud med nye eller sjældne patogene svampe. Undersøgelser, der bidrager til svampes taksonomi og fylogeni, vil også være inden for dette afsnits domæne

Svampepatogenese ledes af Joseph Heitman, MD, PhD fra Duke University og Anuradha Chowdhary, MD, PhD fra University of Delhi, og støttet af en international redaktion af fremragende eksperter.


Hvad er aktiv værtstransmission?

Insekter under eksplicit kontrol af parasitiske svampe (entomopatogener) er nogle gange karakteriseret ved farverige termer, endda i daglig tale kategoriseret som "zombier" [2,3], en betegnelse, der drager sammenligning med både fiktive og faktuelle elementer i nutidens liv. Selvom virkningerne af entomopatogene svampe på deres værter er langt fra adfærdsmodificerende vira såsom rabies eller den fantasmiske verden af ​​hjerneædende zombier, der trækker sig vej gennem vores populærkultur, er både rabies og udvalgte entomopatogene svampe ikke desto mindre arketypiske eksempler på patogener, der aktivt rekrutterer deres levende værter til vellykket transmission, et fænomen, der i det følgende kaldes aktiv værtstransmission (AHT) [4].

Ofre for rabiesvirus oplever hydrofobi, nægter at sluge (hvilket lader virussen samle sig omkring deres mund), og er meget mere tilbøjelige til at bide aggressivt og interagere med andre [5]. Denne foruroligende omlægning af dyreadfærd fortrænger offerets interesser til fordel for virussens interesser indeni. Fænomenet parasit-induceret AHT i dyreværter har udviklet sig adskillige gange på tværs af en række taksonomiske grupper. For eksempel, Toxoplasma gondii, en protistparasit, undertrykker gnaveres frygtrespons og driver dem til at opsøge kattefjender for at hjælpe med at fuldføre deres protistpartners livscyklus [6]. Hestehårsorme (Nematomorpha) tilskynder deres værtsfræshopper til at drukne sig selv, hvilket gør det muligt for disse parasitter at fuldføre deres egen livscyklus i vand [7]. Ligeledes kan visse entomopatogene svampe som f.eks Massospora spp. manipulere deres værters seksuelle adfærd for at øge deres odds for overførsel [8]. Sådanne engagementer ser ud til at tjene svampepatogenets interesser frem for deres værters interesser.

Manipulation af en vært for at fokusere på patogentransmission er fascinerende, fordi den rejser spørgsmål om arten af ​​autonomi og kaster lys over de fysiske og adfærdsmæssige manifestationer af parasitisme. AHT er en form for biologisk dukketeater, hvor patogenet manipulerer adfærden hos sin magtesløse vært. Men det er en udfordring at identificere klare adfærdsmanipulationer og skelne AHT fra andre bemærkelsesværdige entomopatogen-inducerede adfærd såsom topsygdom, især når de inficerede insekter er døende eller døde på tidspunktet for deres opdagelse. Hos anamorfe svampe, herunder Metarhizium arter [9], spredes sporer ved kontakt eller passivt gennem miljøet. I topmødet sygdomme som f.eks Entomopthora muscae [3] eller Ophiocordyceps arter [2], lettes spredning af sporer af placeringen af ​​værtskadaveret. I begge disse transmissionsmåder udvikles sporer på den mumificerede vært efter døden, og den afdøde vært spreder ikke aktivt sporer. I modsætning hertil kræver AHT 1) en levende vært og 2) værtsadfærd, der letter patogentransmission og derved øger patogenfitness på bekostning af værtens fitness (fig. 1). For at opnå disse mål skal AHT-patogener producere overførbare reproduktive strukturer, mens de stadig tillader værten et vist niveau af funktionalitet, hvilket er en væsentlig skelnen mellem AHT og de fleste andre entomopatogene svampe, hvor infektiøse sporer (konidier) ikke produceres før efter værtsdød. Upåfaldende infektiøse stadier udgør også en udfordring for selve patogenet: at udvikle komplekse reproduktive strukturer, mens de stadig er inde i den levende vært, kan resultere i fysisk forstyrrelse fra insektorganer, muskler og eksoskelet, som ville være statisk på et insektkadaver. Selv når infektioner er iøjnefaldende, såsom når underlivet af Massospora-inficerede cikader svulmer op og fældes til sidst (fig. 2), skal de resterende indre organer bevare en vis funktionalitet for at holde cikaden i live. AHT-parasitter ændrer også værtsadfærd, så parasitternes reproduktive strukturer vises, når værter manipuleres for at øge deres interaktioner med uinficerede potentielle værter. Denne synkronisering kunne enten udnytte naturlig værtsadfærd eller fremkalde adfærd, der øger hyppigheden af ​​interaktion mellem værtsinsekter.


RESULTATER

DprA (Afu4g00860) og DprB (Afu6g12180) koder for svampedehydrinlignende proteiner

Genet Afu4g00860 blev hentet fra en ekspressionsprofileringsundersøgelse udført i A. fumigatus sigter på identifikation af spiringsregulerede gener (Lamarre et al., 2008). Den udledte sekvens svarede til et protein indeholdende 246 aminosyrer. Scanning af sekvensen med forudsigelsessoftware afslørede hverken kendte lokaliseringssignaturer eller gav indikationer af proteinfunktion. Blastresultater gav dog et hit med et 435-rester protein fra A. fumigatus, kodet af Afu6g12180. Det er bemærkelsesværdigt, at blast-resultater kun var tilpasset små dele af proteinerne med meget dårlig homologi imellem. De homologe sekvenser blev gentaget henholdsvis fem og ni gange og svarede til signaturmønsteret for svampedehydriner (Abba) et al., 2006). Det gentagne domæne bestod af en strækning på 23 aminosyrer, der indeholdt et konserveret dehydrin-lignende protein (DPR) motiv (figur 1). Af denne grund blev generne kaldt Dpr. Dehydriner blev beskrevet i planter, hvor de er involveret i beskyttelsen mod dehydreringsrelaterede belastninger (Rorat, 2006). De er dog ikke blevet undersøgt i svampe. I silico-analyse bekræftede, at DprA og DprB var dehydrinlignende proteiner i kraft af deres fysisk-kemiske egenskaber (Wise, 2003 Abba et al., 2006 Supplerende figur S1). Tilstedeværelsen af ​​hydrofobe rester, forudsagte phosphoryleringssteder og prolinrester inden for DPR-domænerne (figur 1 og S1B) tyder på, at DPR-domæner kunne danne en hydrofob kerne, inden for hvilken protein-protein-interaktioner ville finde sted.

FIGUR 1: Justering af DPR-domænerne fra DprA og DprB. Konserverede aminosyrer er indrammet i sort (identisk) eller grå (lignende). D1A-D5A angiver de fem domæner fra DprA og D1B-D9B henviser til de ni domæner fra DprB, nummereret fra N- til C-terminal ende. Tal angiver aminosyrepositionerne. DPR-motivet er markeret med en rød kant. Stjerner angiver et forudsagt phosphoryleringssted, der er bevaret i alle DPR-domæner.

DprA og DprB nedreguleres ved konidiespiring

Udtryk af DprA og DprB blev vurderet under konidial spiring (figur 2A). I sovende konidier (tid 0), DprA transkriptioner var ~120 gange mere talrige end DprB. Begge transkripttyper gennemgik signifikant nedregulering med et 1000- og et 350-fold fald i ekspressionsniveau fra henholdsvis 0 til 30 minutter. Meget svagt udtryk for DprA blev detekteret efter 30 minutter, mindst op til 24 timer. I modsætning, DprB transkripter blev igen rigelige efter 8 timer og nåede en fordobling efter 24 timer.

FIGUR 2: Udtryk af DprA og DprB. (A) Evaluering af udtryksniveauerne for DprA og DprB ved PCR i realtid. RNA blev ekstraheret fra sovende konidier af AkuB stamme (0 timer) og konidier, der blev inkuberet i 0,5, 2, 4, 8, 16 eller 24 timer i flydende YPD-medium ved 37°C, 150 rpm. En vilkårlig værdi på 1,0 blev tilskrevet ekspressionsniveauet for DprB til tidspunkt 0. Data er fra tre uafhængige eksperimenter ± SE. Udviklingsstadier svarende til de valgte tidspunkter vises. (B) Vurdering af DprA udtryk ved eGfp fusion i hyfer, der gennemgår konidiation (7 dage ved 25°C). Bemærk, at DprA-eGfp kun er til stede i konidierne. (C) Samme som (B), med DprB udtryk. Skala barer: 5 μm.

For at overvåge ekspressionen under udviklingen skal de kodende sekvenser af DprA og DprB blev smeltet sammen til eGfp under kontrol af deres egne initiativtagere. DprA-eGfp fluorescens blev kun påvist i sovende konidier (figur 2B). I overensstemmelse med realtids-PCR-dataene blev DprB-eGfp-fluorescens observeret i sovende konidier. Men i modsætning til DprA-eGfp blev DprB-eGfp også observeret i konidioforerne (figur 2C) og i hyfer (upublicerede data), hvilket indikerer, at DprB var forbundet med sene udviklingsstadier, i modsætning til DprA.

DprA er involveret i den oxidative stressrespons af konidier

Vækst af DprAΔ (men ikke DprBΔ) mutanter blev hæmmet af oxidativ stress genereret af hydrogenperoxid eller paraquat ved koncentrationer > 2 mM (figur 3A). I overensstemmelse hermed, DprA ekspression blev opreguleret efter behandling med 2 mM H2O2 eller 2 mM paraquat (figur 3B). I fravær af stress blev der ikke observeret nogen forskel mellem spiringskurverne for mutant- og kontrolstammerne (figur 3C). Men når 2 mM H2O2 blev tilsat til mediet, spiring af DprAΔ (og DprAΔ DprBΔ) mutanter var svækket (figur 3D). Efter 13 timer havde spiringen nået sit maksimale stadie. På det tidspunkt havde kun 30 % af de mutante konidier gennemgået hævelse sammenlignet med 70 % for kontrolstammerne. Denne defekt i hævelse og efterfølgende i spiring kan forklares med den højere modtagelighed for DprAΔ konidier til den fungicide virkning af H2O2. For at kontrollere adfærden af ​​konidier udfordret med værts-afledte reaktive oxidantarter, blev konidieoverlevelse vurderet efter 36 timer i lungerne af immunkompetente mus. I overensstemmelse hermed er konidier af DprAΔ og DprAΔ DprBΔ mutanter var overfølsomme over for drab af lungefagocytterne (figur 3E). Der blev dog ikke observeret nogen forskel i virulensen af ​​stammerne i to eksperimentelle modeller af invasiv aspergillose (figur S2).

FIGUR 3: Oxidativ stress-induceret fænotype af DprAΔ mutanter. (A) Vækst af DprΔ mutanter (, og AABΔ) i nærvær eller fravær af oxidativ stress induceret af H2O2 eller paraquat sammenlignet med kontrolstammerne (AkuB, eller de tilbagevendende stammer RevEN og RevB). Conidia (105) blev spottet på Sabouraud-medium suppleret med 2 mM H2O2 eller 2 mM paraquat (P). Pladerne blev inkuberet ved 37°C i 30 timer. (B) Udtryksniveauer af DprA under oxidativ stress. Overnight kulturer i AkuB stamme blev behandlet i 1 time med 2 mM H2O2 eller 2 mM paraquat ved 37°C 150 rpm før RNA-ekstraktion. En vilkårlig værdi på 1,0 blev tilskrevet ekspressionsniveauet svarende til kontrollen uden stress. Data er fra tre uafhængige eksperimenter ± SE. (C) Spirehastigheder for kontrollen (AkuB) og DprΔ mutante konidier på Sabouraud-medium ved 37°C. Konidier, der undergår spiring, blev bedømt på i alt 100 konidier med 1 times intervaller i tre uafhængige eksperimenter ± SE. (D) Samme som (C), men i nærværelse af 2 mM H2O2. (E) Konidiedrab i immunkompetente mus 36 timer efter intranasal infektion. Konidieoverlevelse blev evalueret ved at udplade serielle fortyndinger af bronkoalveolære udskylninger. Data er middelværdien opnået med 3 mus ± SE.

DprB er involveret i den osmotiske stressrespons

Når det dyrkes i nærværelse af sorbitol, DprBΔ (i kontrast til DprAΔ mutanter), udviste en unormal kolonimorfologi, som kunne observeres fra 0,5 M sorbitol (figur 4A). DprBΔ kolonier var begrænset til at danne en "central zone", hvor konidiation ville finde sted, uden nogen "perifer zone", hvor kolonien normalt ville udvide sig ved apikale forlængelse af hyferne. Med 1,5 M sorbitol DprBΔ kolonier havde halvdelen af ​​diameteren af ​​kontrolstammekolonierne. Mikroskopisk observation af kolonikanterne viste omfattende forgrening (figur 4B). Resultaterne var ens uanset det anvendte osmoticum (sorbitol, glycerol, mannitol, NaCl, KCl) eller medium (Sabouraud, YPD, minimal medium, maltekstrakt upublicerede data). Addition of 1.5 M sorbitol to the medium did not affect the germ tube emergence nor the germination kinetics of the mutant conidia compared with the control strains (unpublished data), indicating that osmostress did not affect the DprBΔ mutants at the conidial stage, but rather at later stages of development. When the wild-type strain was subjected to sorbitol concentrations ranging from 0 to 1 M, DprB transcript levels were up-regulated (Figure 4C). Regulation was dose-dependent, with an expression peak with 0.75 M sorbitol.

FIGURE 4: Osmotic stress-induced phenotype of DprBΔ mutanter. (A) Growth of DprΔ mutants (, , og AΔBΔ) in the presence or absence of osmotic stress induced by sorbitol, compared with the control strains (AkuB, or the revertant strains RevEN and RevB). Conidia (10 5 ) were spotted on Sabouraud medium supplemented with 0, 0.5, 1.0, or 1.5 M sorbitol. The plates were incubated at 37°C for 30 h. (B) Microscopic observation of the colonies grown on solid Sabouraud supplemented with 0.5 M sorbitol. Note the hyperbranched mycelium of the DprBΔ og DprAΔ DprBΔ mutants, compared to the parental and revertant strains. (C) Expression levels of DprB under osmotic stress assessed by real-time PCR. Extracts are from overnight liquid cultures of the wild-type strain subjected to a range of sorbitol concentrations (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1 M) for 30 min at 37°C. An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression level without addition of sorbitol. Data are from three independent experiments ± SE.

Det DprBΔ mutant displays a pH-dependent phenotype that is PacC-related

Growth of the DprBΔ (but not of the DprAΔ) mutant was impaired at pH 7 and pH 9, but not at pH 5 (Figure 5A). At pH 9, after 72 h of growth, the DprBΔ colonies had one-half the diameter of the control strain colonies (unpublished data). Real-time PCR indicated DprB was expressed preferentially at neutral or alkaline pH (Figure 5B), consistent with the phenotype of the DprBΔ mutant. As seen in the assays under osmostress, germination of the conidia was not affected by pH stress (unpublished data). The PacC transcription factor controls pH-regulated genes in Aspergillus spp. (Tilburn et al., 1995). A putative binding site of PacC (GCCAGG) was detected in the promoter of DprB at position −264. The binding of recombinant PacC to the DNA sequence was confirmed (Figures 5C and S3). I Aspergillus spp., PacC acts as both an activator of alkaline-expressed genes and a repressor of acid-expressed genes. Tab-af-funktion mutationer af PacC (PacC +/− ) cause an acidity-mimicking phenotype and result in an increased expression of acid-expressed genes, and a reduced expression of alkaline-expressed genes. Gain-of-function, alkalinity-mimicking mutations of PacC (PacC c ) result in a phenotype opposite that of acidity-mimicking mutations. DprB expression was checked in the alkalinity-mimicking and in the acidity-mimicking strains (Amich et al., 2009). In agreement with a positive regulation of DprB by PacC, the expression of DprB in the acidity-mimicking strain was similar to that in the wild-type, whereas it was overexpressed in the alkalinity-mimicking strain (Figure 5D).

FIGURE 5: pH stress-induced phenotype of DprBΔ mutanter. (A) Growth of DprΔ mutants (, , og AΔBΔ) under pH stress, compared with the control strains (AkuB, or the revertant strains RevEN and RevB). Conidia (10 5 ) were spotted on Sabouraud medium supplemented with 0.1 M MES, MOPS, or Tris and adjusted to pH 5, 7, or 9. The plates were incubated at 37°C for 30 h. (B) DprB expression according to extracellular pH. Real-time PCR was performed on extracts from overnight cultures shifted for 1 h to medium at pH 5, 7, or 9 at 37°C, 150 rpm. An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression level corresponding to pH 5. Data are from three independent experiments ± SE. (C) Gel-mobility shift assay using the GST::PacC (30–195*) protein produced in Escherichia coli and a 37 bp fragment of the DprB promoter. The 32 P-labeled DNA fragment (40 fmol) was incubated in the absence (−) or presence (+) of the purified GST::PacC protein (40 fmol). Unlabeled probe (4 pmol) was used as competitor (c) to check the specificity of the binding. (D) DprB udtryk i PacC mutanter. Real-time PCR was performed on extracts from overnight cultures at pH 7 of the reference strain AkuB, the acid-mimicking strain PacC +/− , and the basic-mimicking strain PacC c . An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression level obtained with the wild-type strain (WT). Data are from three independent experiments ± SE.

DprA and DprB act downstream of the SakA MAPK

To gain insight into the signaling cascades involved in the recruitment of Dpr proteins, the expression of Dpr genes was assessed in signal transduction mutants from the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways (SakAΔ, MpkAΔ, MpkBΔ, og MpkCΔ Du et al., 2006 Reyes et al., 2006 Valiante et al., 2008), the cyclic AMP (cAMP) signaling pathway (AcyAΔ, PkaC1Δ, og PkaRΔ Liebmann et al., 2003, 2004 Grosse et al., 2008), and the calcium/calcineurin transduction pathway (calAΔ da Silva Ferreira et al., 2007). In contrast with other signaling mutants, DprA og DprB transcripts were not detected in the SakAΔ mutant (Figure 6, A and B), indicating DprA and DprB acted downstream of the stress-activated kinase (SAK) SakA MAPK cascade. I A. fumigatus, the SakA signaling pathway regulates the response to hyperosmotic and oxidative stress (Du et al., 2006 Reyes et al., 2006). An in silico comparative analysis was undertaken to identify targets of SakA that could link the MAPK to Dpr gener. I Saccharomyces cerevisiae, the SakA homologue Hog1 interacts with 4 transcription factors, Msn2, Msn4, Sko1, and Hot1 (Hohmann et al., 2007). Imidlertid, A. fumigatus lacked clear orthologues of these proteins (Bahn, 2008), indicating that other sets of transcription factors achieved stress-response regulation downstream of SakA. I Schizosaccharomyces pombe, two bZIP-type transcription factors, Atf1 and Pap1, intervene downstream of the SakA-related MAPK cascade in response to environmental stress signals (Toda et al., 1991 Takeda et al., 1995 Shiozaki and Russell, 1996 Gaits et al., 1998 Toone et al., 1998). Aspergillus spp. possess an Atf1 og en Pap1 homologue, and SakA was shown to interact with AtfA in A. nidulans (Lara-Rojas et al., 2011). Mutant strains for AtfA (Afu3g11330) and Yap1 (Afu6g09930) were constructed, and real-time PCR analysis showed that DprA expression was impaired in the AtfAΔ but not in the Yap1Δ mutant, indicating that DprA acted downstream of AtfA (Figure 6, A and B).

FIGURE 6: Signal transduction pathways involved in the expression of Dpr gener. (A) Expression of Dpr gener i A. fumigatus mutants under 0.5 M sorbitol, pH 9. Transcript levels of DprA og DprB were estimated by real-time PCR in the reference strain AkuB det Dpr mutanter DprAΔ, DprBΔ, DprAΔ DprBΔ the MAPK mutant SakAΔ and the transcription factor mutants AtfAΔ og Yap1Δ. An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression levels in the AkuB stamme. (B) Same as (A), under 2 mM H2O2. (C) Expression of Dpr genes in the adenylyl cyclase mutant AcyAΔ, and the effects of adding 50 mM exogenous cAMP as determined by real-time PCR. An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression levels in the AkuB strain without treatment with cAMP. (D) Gel-mobility shift assay using the AtfA::6His recombinant protein and 37–base pair fragments from the DprA promoter (A-142 or A-23). The 32 P DNA fragments (40 fmol) were incubated in the absence (−) or presence (+) of the recombinant AtfA::6His protein (40 fmol). Unlabeled probe (4 pmol) was used as competitor (c) to check the binding specificity.

Udtrykket af DprA was also affected in the adenylyl cyclase mutant AcyAΔ (Figure 6C). Når AcyAΔ strain was grown on medium supplemented with 25 mM cAMP, the wild-type expression level of DprA was restored, indicating regulation by the cAMP-related pathway. Consistent with this finding, putative cAMP-responsive element (CRE) sequences were found in the promoter of DprA at positions −142 (TGACGTAA) and −23 (GAACGTCA), to which a recombinant AtfA protein was able to bind (Figures 6D and S3).

DprA og DprB are induced by DTT

A major class of stress-protective molecules is represented by molecular chaperones. These molecules are essential for cells to prevent the aggregation of partially unfolded proteins. This requirement is increased when cells experience protein unfolding stresses. Upon treatment with dithiothreitol (DTT), an inducer of the unfolded-protein response, significant up-regulation of DprA og DprB expression was observed (Figure 7), suggesting a potent role of the corresponding proteins as molecular chaperones.

FIGURE 7: Expression of DprA og DprB upon treatment with DTT. Real-time PCR was performed on RNA extracted from overnight cultures of the AkuB strain treated for 1 h with 0, 1, or 5 mM DTT at 37°C, 150 rpm. An arbitrary value of 1.0 was attributed to the expression level of DprA in the absence of DTT. Data are from three independent experiments ± SE.

DprA and DprB fused to eGfp are associated with the cytosol and the peroxisomes

To check their subcellular localization, DprA and DprB were fused at their carboxy-terminal end to eGfp, under the control of their native promoters, in the respective mutant strains. The functionality of the constructs was checked by the restoration of the wild-type phenotype (unpublished data). Both DprA-eGfp and DprB-eGfp fusion proteins accumulated in the cytoplasm and in punctuate organelles. The labeled organelles did not stain with the membrane- and endocytosis-selective dye FM4–64 (Supplemental Movie S1 Fischer-Parton et al., 2000). To test the hypothesis that the organelles might be peroxisomes, the DprA- and DprB-eGfp strains were transformed with a plasmid bearing a DsRed-serine-lysine-leucine (DsRed-SKL) fusion typical of the type 1 peroxisomal targeting sequence PTS1 (Ruprich-Robert et al., 2002 Elleuche and Pöggeler, 2008). Colocalization of eGfp and DsRed showed that DprA and DprB were associated with peroxisomes (Figure 8 and Movie S2).

FIGURE 8: Subcellular localization of DprA and DprB using eGfp fusions. DprA og DprB were fused at their 3′ end to the coding sequence of eGfp. Expression was driven by the gene's own promoter in the corresponding DprAΔ og DprBΔ stammer. Localization of DprA in dormant conidia (A), and localization of DprB in dormant conidia (B), in germinating conidia (C), and in hyphae (D). Scale bars: 5 μm

DprΔ mutants have altered catalase and β-oxidation activities

Peroxisomes contain a large battery of enzymes that are important notably for oxygen species detoxification and β-oxidation of fatty acids. Catalases have a protective role against H2O2 and have been shown to be localized in peroxisomes (Schrader and Fahimi, 2006). A. fumigatus possesses three catalase activities: CatA, which is produced exclusively in conidia, and Cat1 and Cat2, which are produced in the mycelium (Paris et al., 2003). In an attempt to explain the higher sensitivity of DprAΔ conidia to H2O2, catalase activity was assessed in conidial protein extracts. As shown by in-gel detection, activity due to the conidial catalase CatA was reduced in the DprAΔ mutant (Figure 9A). This was not the case for the mycelial catalases Cat1 and Cat2 when mycelial extracts were assessed (unpublished data).

FIGURE 9: Effect of DprΔ mutation on peroxisomal functions. (A) In-gel detection of catalase activity. Each line was loaded with 30 μg total protein. (B) Growth on different carbon sources. The following carbon sources were added to modified minimal medium: 1% glucose, 10 mM butyrate, 10 mM valerate, 5 mM hexanoate. Growth was for 3 d at 37°C.

Growth of the DprBΔ mutant was impaired when short-chain fatty acids (butyrate [C4], valerate [C5], hexanoate [C6]) were used as sole carbon sources (Figure 9B), but not with longer-chain fatty acids such as oleic acid (C18), or Tween 20, whose major component is lauric acid (C12 unpublished data). I Aspergillus spp., β-oxidation of short-chain fatty acids with odd-numbered carbons (notably valerate) requires the peroxisomal β-oxidation pathway (Hynes et al., 2008). The two results are in agreement with a peroxisomal association of Dpr proteins.


Adaptive Pathogenicity Strategies

The immune system possesses elegant strategies to cope with potential harmful invading microorganisms. Nevertheless, pathogens themselves have evolved mechanisms to deal with the threats imposed by the immune system. Yeasts like Candida species are common commensals of the human microbiota, yet also major opportunistic fungal pathogens that frequently cause superficial and even fatal infections. The commensal co-existence with the human host allows the co-evolution of fungal adaptation strategies in line with the threats imposed by the host.

While the competing microbiota is potentially the major challenge for host-associated Candida species during commensalism, the immune system is the major threat that can compromise the survival during infection. The fungus, therefore, employs strategies to evade immune recognition or even escape the immune cells after it has been attacked. A constant expression of these pathogenicity strategies is not efficient and may also jeopardize the commensal lifestyle of these pathogens. An adaptive regulation is essential to only engage these pathogenicity strategies when needed. We investigate the adaptations induced by host conditions (like temperature) and host molecules. In particular, we are interested in the underlying molecular mechanisms inducing these adaptations and the host proteins the fungus may sense to do so.

This research group is funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Emmy Noether Program (project no. 434385622 / GR 5617/1-1) and an ESCMID research grant 2019.

Further related topics dealing with immunotherapy and Interaction with the microbiota are investigated in close collaboration with the Afdeling for Microbial Pathogenicity Mechanisms.


Outlook

Der er gjort betydelige fremskridt i vores forståelse af stresstilpasning i C. albicans, og der gøres fremskridt i retning af udarbejdelse af specifikke stresssignalveje. Dette er vigtigt, fordi stresstilpasning bidrager til virulensen af ​​dette store svampepatogen hos mennesker. Værtsnicher er imidlertid komplekse og dynamiske, og indvirkningen af ​​denne kompleksitet og dynamik på stresstilpasning forbliver stort set uudforsket. Især, hvordan reguleres stressresponser tidsmæssigt under værtskolonisering og sygdomsprogression? De elegante mikroarray-studier udført af Bernie Hubes gruppe går en del af vejen til at løse dette spørgsmål (Fradin et al., 2005 Thewes et al., 2007 Zakikhany et al., 2007 Wilson et al., 2009). Mikroarray-undersøgelser har dog et gennemsnit af svampepopulationens molekylære adfærd som helhed, og svampepopulationer viser heterogen adfærd i værtsnicher (Barelle et al., 2006). Dette skyldes, at mikromiljøerne i individuelle celler varierer selv inden for specifikke værtsnicher. Derfor skal den rumlige regulering af stresstilpasning også undersøges under infektion. Dette skal enten gøres ved at undersøge individuelle cellers reaktioner in vivo, for eksempel ved at bruge GFP-baserede enkeltcelleprofileringsmetoder (Barelle et al., 2006 Enjalbert et al., 2007 Miramón et al., 2012), eller ved at øge følsomheden af ​​RNA-sekventeringsteknologier og øge deres rumlige opløsning, for eksempel ved at udnytte laser capture mikroskopi. Disse tilgange forfølges af Aberdeen Fungal Group (J.P., S.S. og A.J.P.B., upubliceret).

Derudover mindst tre aspekter af stresstilpasning, som er af direkte relevans in vivo brug for yderligere dissektion in vitro. Først hvilke forventningsfulde svar i C. albicans påvirke værtskolonisering og sygdomsprogression, og hvordan styres disse anticipatoriske reaktioner på molekylært niveau? For det andet, hvilke kombinatoriske stressreaktioner i C. albicans påvirke vært-svamp interaktioner, og hvordan reguleres de? For det tredje, hvordan påvirker metabolisk tilpasning stressmodstand inden for værtsnicher? På trods af den begrænsede udforskning af disse spørgsmål er det allerede klart, at de involverer ikke-additiv adfærd, der afspejler uventet signalering, transskriptionel, biokemisk og kemisk krydstale. Desuden er mange af disse responser dynamiske og dosisafhængige. I betragtning af deres kompleksitet synes en kombination af eksperimentelle tilgange og prædiktiv matematisk modellering særligt vigtig for udviklingen af ​​en sand forståelse af disse adaptive processer. Sådanne undersøgelser vil give vigtig indsigt i de kræfter, der har drevet den seneste udvikling af dette patogen i dets vært.

Afslutningsvis er det værd at understrege, at undersøgelser af stresstilpasning afslører skrøbeligheder i C. albicans som potentielt kan give mål for translationel forskning rettet mod udvikling af nye antifungale terapier. Faktisk forfølges det terapeutiske potentiale af Hsp90-hæmmere af en række laboratorier (Dolgin og Motluk, 2011). Derfor observationer som den akutte følsomhed af C. albicans mod kombinatorisk kationisk plus oxidativ stress kunne i princippet udnyttes terapeutisk.


Se videoen: Cellebiologi og arbejdsspørgsmål (August 2022).