Función de las proteínas G heterotriméricas Gpb1 (subunidad beta 1) y Gpg1 (subunidad gama 1) en la señalización del crecimiento micelial y virulencia mediada por calcio en Mucor lusitanicus

Abstract

Mucor lusitanicus is a dimorphic fungus belonging to the order of Mucorales, considered a biological model for understanding the opportunistic infection known as mucormycosis. This Mucoral grows as mycelium or yeast, and in general terms, the mycelium exhibits an oxidative type of metabolism and a virulent phenotype, while yeasts correlate with a fermentative type of metabolism and a non-virulent phenotype. In other filamentous fungi, extracellular calcium has been described as a stimulator of cellular processes, such as growth and virulence. This ion has been reported to stimulate these processes primarily through two pathways: either through passive transport into the cell mediated by calcium channels or through the perception of this ion by binding to heterotrimeric G protein-coupled receptors. This project evaluated the role of the Gpb1 and Gpg1 subunits of heterotrimeric G proteins of M. lusitanicus in calcium-mediated mitochondrial oxidative metabolism. For this purpose, deletion mutants in the 3 beta subunits and in the 3 gamma subunits of heterotrimeric G proteins that this Mucoral possesses were used as genetic tools. Our results showed that the Δgpb1 and Δgpg1 mutants remained insensitive to calcium stimulation in each of the experiments evaluated in terms of growth and virulence encompassed in mitochondrial oxidative metabolism, while the wild type strain responded positively to this extracellular calcium signal increasing its growth and virulence. The rest of the mutants (Δgpb2, Δgpb3 and Δgpg2) behaved very similar to the WT strain except for the Δgpg3 mutant, which behaved very similar to the WT strain in experiments in which it was not supplemented with extracellular calcium. In contrast, when treated with calcium it reduced its growth and virulence significantly suggesting a probable defect at a barrier level such as the cell wall, the plasma membrane and/or systems responsible for the regulation of extracellular substances.

Mucor lusitanicus es un hongo dimórfico perteneciente al orden de los Mucorales, considerado un modelo biológico para el entendimiento de la infección oportunista conocida como mucormicosis. Este Mucoral crece como micelio o levadura y en términos generales, el micelio exhibe un metabolismo de tipo oxidativo y un fenotipo virulento, mientras que las levaduras correlacionan con un metabolismo de tipo fermentativo y un fenotipo no virulento. En otros hongos filamentosos, se ha descrito que el calcio extracelular estimula procesos celulares como el crecimiento y la virulencia de 2 formas principalmente, ya sea a través de su transporte pasivo al interior de la célula mediado por canales de calcio o a través de la percepción de este ion mediante su unión a receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas. En este proyecto se evaluó la participación de las subunidades Gpb1 y Gpg1 de proteínas G heterotriméricas de M. lusitanicus en el metabolismo oxidativo mitocondrial mediado por calcio. Para ello se usaron como herramientas genéticas a las mutantes por deleción en las 3 subunidades beta y en las 3 subunidades gama de proteínas G heterotriméricas que posee este Mucoral. Nuestros resultados mostraron que las mutantes Δgpb1 y Δgpg1 permanecieron insensibles al estimulo por calcio en cada uno de los experimentos evaluados en cuanto al crecimiento y virulencia englobados en el metabolismo oxidativo mitocondrial, mientras que la cepa silvestre respondió positivamente a esta señal por calcio extracelular aumentando su crecimiento y virulencia. El resto de las mutantes (Δgpb2, Δgpb3 y Δgpg2) se comportaron muy similar a la cepa WT a excepción de la mutante Δgpg3, la cual se comportó muy similar a la cepa WT en los experimentos en los que no se le suplemento con calcio extracelular, mientras que al ser tratada con calcio redujo su crecimiento significativamente sugiriendo un probable defecto a nivel de barreras como la pared celular, la membrana plasmática y/o sistemas encargados de la regulación de sustancias extracelulares.