Profiling of carboxylate transporter genes during systemic infections and virulence of Candida glabrata null mutants

Abstract

In the last decades, fungi have emerged as one of the major causes of human infection diseases. Candida species are one of the most common fungal pathogens that can cause both superficial and invasive infections. Under normal conditions, Candida species are commensal microorganisms of the human microflora, however, they can also be successful opportunistic pathogens, especially in individuals with a compromised immune system. Candida species can adapt very easily to several host niches, including colonizing and proliferating in very different environmental conditions. Glucose is generally the preferred carbon source of most microorganisms, however, some of the most common colonization sites by Candida are not rich in this monosaccharide, for example, the vaginal tract. In these cases, the use of alternative carbon sources becomes essential for the survival of these pathogens. The ATO (Acetate Transporter Ortholog) plasma membrane carboxylate transporters are present in different yeast species. These proteins seem to be very important for Candida adaptation to different host environments, especially in those where carboxylic acids are the main carbon source available. The species Candida glabrata, often considered the second or third most common cause of candidiasis in humans, is recognized by its ability to adapt to environmental or host-imposed stresses, like nutrient limitation. This pathogen encodes two homologues of ScATO1 (CgATO1, CgATO2) and one of ScATO3 (CgATO3), that are upregulated in the presence of acetic acid, suggesting that Ato proteins are important for the uptake of this substrate. In addition, C. glabrata encodes two homologues of S. cerevisiae FPS1, CgFPS1 and CgFPS2, that are also expressed in the presence of acetic acid. The main goal of this thesis was to characterize these transporters and channels in terms of the substrates that they transport, their subcellular localization and their importance in the survival of C. glabrata cells after phagocytosis. This study validated the function of these proteins in C. glabrata as acetate transporters and unveiled their role in the adaptation and persistence of this fungus to the intracellular environment of macrophages.

Nas últimas décadas, os fungos têm surgido como uma das principais causas de doenças infeciosas humanas. As espécies de Candida são um dos agentes patogénicos fúngicos mais comuns, podendo causar tanto infeções superficiais como invasivas. Em condições normais, estas espécies são microrganismos comensais da microflora humana. No entanto, em indivíduos com um sistema imunitário comprometido, podem tornar-se patógenos oportunistas. Estes microrganismos adaptam-se facilmente aos vários nichos do hospedeiro e conseguem proliferar em condições ambientais muito diferentes. A glucose, fonte de carbono preferida da maioria dos microrganismos, nem sempre se encontra disponível nos diferentes locais colonizados pelas espécies de Candida, como por exemplo, o trato vaginal. Assim, o uso de fontes alternativas de carbono torna-se essencial para a sobrevivência destes patógenos. Os transportadores de carboxilatos ATO (Acetate Transporter Ortholog) estão presentes na membrana plasmática das células e podem ser encontrados em diferentes espécies de leveduras. Estas proteínas parecem desempenhar um papel importante na adaptação das espécies de Candida aos diferentes nichos do hospedeiro, principalmente naqueles onde os ácidos carboxílicos são a principal fonte de carbono disponível. A espécie Candida glabrata é frequentemente considerada a segunda ou terceira causa mais comum de candidíase em humanos, e esta espécie é reconhecida pela sua capacidade de se adaptar a stresses impostos pelo hospedeiro ou pelo próprio ambiente, como por exemplo a limitação de nutrientes. Em C. glabrata existem dois homólogos do gene ATO1 de Saccharomyces cerevisiae (CgATO1, CgATO2) e um homólogo do gene ScATO3 (CgATO3), cuja expressão é aumentada na presença de ácido acético, sugerindo que as proteínas Ato são importantes para a captação deste substrato. Além disso, C. glabrata codifica dois homólogos do canal FPS1 de S. cerevisiae, CgFPS1 e CgFPS2, que também são expressos na presença de ácido acético. O principal objetivo desta tese foi caracterizar estas proteínas relativamente aos substratos que transportam, à sua localização subcelular e à sua importância na sobrevivência das células de C. glabrata após a fagocitose. Este estudo permitiu validar a função destas proteínas em C. glabrata como transportadores de ácido acético, assim como desvendar o seu papel na adaptação e persistência deste fungo ao ambiente intracelular dos macrófagos.