Papel de la vía de la calcineurina en la regulación del metabolismo oxidativo mitocondrial y virulencia de Mucor lusitanicus

Abstract

Mucor lusitanicus is a dimorphic fungus and a study model to understand the infection called mucormycosis. The correlation of increased oxidative metabolism with virulence has been described in some pathogenic fungi. M. lusitanicus spores growing under aerobic conditions and in low glucose concentrations (0.1%) produce a mycelium associated with an increased mitochondrial oxidative metabolism and virulent phenotype. On the other hand, under anaerobic conditions it grows as yeast, with an avirulent phenotype and associated with a fermentative metabolism. On the other hand, it has been described that the calcineurin pathway (Ca2+-dependent serine phosphatase) participates in the morphogenesis and virulence of the fungus M. lusitanicus. Calcineurin (CN) is a heterodimer composed of a regulatory subunit (M. lusitanicus has only CnbR) and a catalytic subunit (there are three in M. lusitanicus: CnaA, CnaB and CnaC). The objective of this work was to determine the participation of the CN pathway in the regulation of mitochondrial oxidative metabolism and virulence in M. lusitanicus. For this, WT strains and mutants were used in the different subunits of the CN (?cnaA, ?cnaB and ?cnaC), overexpressing or not the wild genes fzo1 and dnm1, whose products participate in the processes of fusion and mitochondrial fission, respectively. On the other hand, due to the multiple catalytic subunits of CN in M. lusitanicus, and to know their possible functional redundancy, each of the genes that encode these subunits were overexpressed in each of the ?cnaA, ?cnaB strains and ?cnaC. In general, various parameters such as transcript analysis, growth capacity in glycerol, cellular respiration, OH- radical determination and virulence were evaluated using the Caenorhabditis elegans and Galleria mellonella model.

Mucor lusitanicus es un hongo dimórfico y modelo de estudio para entender la infección llamada mucormicosis. Se ha descrito la correlación del aumento del metabolismo oxidativo con la virulencia en algunos hongos patógenos. Las esporas de M. lusitanicus creciendo en condiciones aeróbicas y en concentraciones bajas de glucosa (0.1%), produce un micelio asociado a un metabolismo oxidativo mitocondrial incrementado y de fenotipo virulento. En cambio, en condiciones anaeróbicas crecen como levaduras, de fenotipo avirulento y asociadas a un metabolismo fermentativo. Por otra parte, la vía de la calcineurina (CN) (serina-fosfatasa dependiente de Ca2+) participa en la morfogénesis y virulencia de M. lusitanicus. La CN es un heterodímero compuesto por una subunidad regulatoria (M. lusitanicus posee solo a CnbR) y una subunidad catalítica (son tres en M. lusitanicus: CnaA, CnaB y CnaC). El objetivo de este trabajo fue determinar la participación de la vía de la CN en la regulación del metabolismo oxidativo mitocondrial y virulencia en M. lusitanicus. Para esto se usaron cepa silvestre (WT) y mutantes en las distintas subunidades de la CN (?cnaA, ?cnaB y ?cnaC), sobreexpresando o no a los genes silvestres fzo1 y dnm1, cuyos productos participan en los procesos de fusión y fisión mitocondrial, respectivamente. Por otra parte, debido a la presencia de múltiples subunidades catalíticas de la CN en M. lusitanicus y para conocer la posible redundancia funcional de las mismas, se sobrexpresaron cada uno de los genes que codifican a dichas subunidades en cada una de las cepas ?cnaA, ?cnaB y ?cnaC. En general, se evaluaron diversos parámetros como el análisis de transcritos, la capacidad de crecimiento en glicerol, la respiración celular, la determinación de radical OH- y la virulencia usando el modelo de Caenorhabditis elegans y de Galleria mellonella. Las cepas mutantes ?cnaA y ?cnaC mostraron un mayor crecimiento en glicerol, así como también mostraron los niveles más altos de respiración, la generación del radical OH- y la mayor virulencia.