Participación de los productos de los genes arf1 y arf2 en el crecimiento y virulencia de Mucor circinelloides

Abstract

The proteins of the Arf family belong to the Ras superfamily of the monomeric G proteins, whose function is associated with vesicular traffic in the endocytic and secretory pathways. The involvement of arf genes in polarized growth and virulence has been described in several organisms such as Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans and Candida albicans. Mucor circinelloides is a fungus that presents several stages of growth and is considered an opportunistic pathogen, which makes it a biological model to understand cell differentiation and virulence processes, in which six members belonging to the Arf family (Arf1-Arf4 and Arl1-Arl2) have been reported. The Arf1 and Arf2 proteins of M. circinelloides are 96% identical in primary sequence, being able to have redundant functions. On the other hand, the transcript level of the arf2 gene was higher at the yeast form stage 6.2 times more than the spore stage, suggesting the involvement of the arf2 gene in yeast development. The objective of this work was to interrupt the arf1 and arf2 genes in M. circinelloides and to evaluate their effect in morphological and virulence processes. Deletion of the arf1 gene showed defects in polarized growth, decrease in spore production and inability to reproduce sexually, as well as increased virulence in the nematode and immunosuppressed mouse models, while deletion of the arf2 gene revealed a decrease in spore production and the inability to develop yeast morphology, as well as an increase in virulence in the nematode model. In conclusion the proteins Arf1 and Arf2 control both vegetative aerobic growth as well as the production of spores, redundantly.

Las proteínas de la familia Arf pertenecen a la superfamilia Ras de las proteínas G monoméricas, cuya función está asociada al tráfico vesicular en las rutas endocítica y secretora. Se ha descrito la participación de genes arf en el crecimiento polarizado y virulencia en diversos organismos tales como Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans y Candida albicans. Mucor circinelloides es un hongo que presenta varios estadios de crecimiento y es considerado un patógeno oportunista, siendo un modelo de estudio para entender procesos de diferenciación celular y virulencia, en donde se han reportado seis miembros pertenecientes a la familia Arf (Arf1-Arf4 y Arl1-Arl2). Las proteínas Arf1 y Arf2 de M. circinelloides son 96% idénticas en secuencia primaria, pudiendo tener funciones redundantes. Por otra parte, el nivel del transcrito del gen arf2 incrementó en el estadio levaduriforme 6.2 veces respecto al estadio de espora, sugiriendo la participación del gen arf2 en el desarrollo de la morfología levaduriforme de M. circinelloides. El objetivo de este trabajo fue interrumpir los genes arf1 y arf2 de M. circinelloides y evaluar su efecto en procesos morfológicos y de virulencia. La deleción del gen arf1 mostró defectos en el crecimiento polarizado, disminución en la producción de esporas y la incapacidad de reproducirse sexualmente, así como un incremento en la virulencia en los modelos de nematodo y ratón inmunosuprimido; mientras que la deleción del gen arf2 reveló una disminución en la producción de esporas y la incapacidad de desarrollar la morfología levaduriforme, así como un incremento en la virulencia en el modelo de nematodo. En conclusión, las proteínas Arf1 y Arf2 regulan el adecuado crecimiento en sustrato sólido y la producción de esporas de forma redundante.