Human, mouse, fly and yeast GUP1 orthologues in Candida albicans

Abstract

In C. albicans the deletion of GUP1 causes drastic alterations at both morphologic and physiologic levels, compromising several virulence factors, such as (i) peculiar colony morphology, (ii) filamentous growth defects, (iii) impairment on the ability of cells to adhere, invade and form biofilms, and (iv) resistance to the antifungal agents. Gup1 is a yeast O-acyltransferase with close homologues in higher Eukaryotes, which has been implicated in the regulation of the Hedgehog pathway in mouse. Based on that, a primarily aim for the present work concerned the creation of a strain collection of C. albicans Δgup1 mutant harboring available GUP1 homologues from well known model organisms/higher Eukaryotes: yeast Saccharomyces cerevisiae (ScGUP1), Fly Drosophila melanogaster (DmGUP1), Mouse Mus musculus (MmGUP1), and Man Homo sapiens (HsGUP1). These transformed C. albicans strains were tested for several virulence factors, such morphology and differentiation, agar adherence and invasion capacities, and resistance to antifungals agents. Another important purpose of this study was to obtain for the first time a detailed characterization of the proteins secreted onto the C. albicans extracellular matrix. For that we imitated biofilm formation on plate and compare the wt, Δgup1 mutant and transformants. Our results suggest an apparent initial development of hyphae/pseudohyphae cells in liquid cultures, when the GUP1 homologues are inserted into Δgup1 mutant strain, yet the same strains are unable to give continuity to that differentiation. In agreement, on solid cultures those transformant strains, though displaying a colony morphology closer to wt strain were powerless to differentiate into hyphas. Moreover all the CaΔgup1GUP1 homologues showed the same impairment displayed by Δgup1mutant strain, in what regards adherence and agar invasion capacities. Concerning antifungal resistance, it seems that only DmGUP1 gene complements Δgup1 mutation. Additionally, the analysis of Δgup1 mutant extracellular matrix protein profile revealed lack of some proteins, presence of other that were not on wt profile and different concentration of some of the common proteins, suggesting that the lack of Gup1p triggers C. albicans to produce or to excrete distinct proteins. In conclusion, our results open a field of options to future research, mainly regarding proteomics of ECM and its relation to the virulence of C. albicans.

A deleção do gene GUP1 em C. albicans provoca-lhe alterações drásticas tanto a nível morfológico como fisiológico, comprometendo vários factores de virulência tais como a capacidade de desenvolver hifas, a capacidade de aderir invadir e formar biofilmes, alterações de morfologia nas colónias bem com um aumento da resistência a antifúngicos. A proteína Gup1p é uma O-aciltransferase presente em leveduras e que partilha uma elevada homologia com os eucariotas superiores, tendo sido descrita como essencial na regulação da via Hedgehog, em ratinhos. Com base nestes conhecimentos, foi proposto como 1° objectivo deste trabalho a criação de uma colecção de estirpes de C. albicans mutada no gene GUP1 complementada com vários homólogos do GUP1 de eucariotas superiores: levedura Saccharomyces cerevisiae (ScGUP1), mosca Drosophila melanogaster (DmGUP1), ratinho - Mus musculus (MmGUP1), humano -Homo sapiens (HsGUP1). Nestas novas estirpes foram testados vários factores de virulência: morfologia, capacidade de diferenciação em filamentos, aderência e invasão ao agar, e ainda a resistência a antifúngicos. Um outro objectivo importante deste trabalho consistiu na caracterização detalhada das proteínas secretadas para a matriz extracelular da C. albicans. Para tal simulou-se a formação de biofilmes em placas comparando as estirpes wt e mutada no GUP1. Os resultados obtidos mostram que os vários homólogos do GUP1 quando inseridos na estirpe mutada tiveram a capacidade de iniciar diferenciação em hifas/pseudohifas, em meio líquido. No entanto, não foram aptas para dar continuidade à referida diferenciação. Do mesmo modo, em meio sólido as colónias destas estirpes foram morfologicamente mais semelhantes à wt que ao mutante GUP1, sem no entanto apresentarem hifas. Para além disso, nenhum dos transformantes mostrou capacidade de aderir ou invadir o agar. Quando testada a sua resistência a antifúngicos apenas a estirpe complementada com o DmGUP1 (da mosca) reverteu o fenótipo do mutante GUP1. Por fim, a análise das proteínas da matriz extracelular da wt e do mutante GUP1 revelou perfis proteicos muito distintos, presença de diferentes proteínas e também em diferentes quantidades, o que sugere que a ausência do GUP1 provoca uma alterada excreção de proteínas.