Elucidación del mecanismo de virulencia del producto del gen adh1 en Mucor circinelloides

Abstract

Mucor circinelloides is a dimorphic fungus capable of being an opportunistic pathogen, its metabolism and morphological patterns depend on oxygen availability and carbon source within the culture medium. The adh1 gene product in M. circinelloides is an alcohol dehydrogenase (Adh1) that is involved in both ethanol biosynthesis (alcoholic fermentation) and anaerobic growth. The most notorious human pathogen among the dimorphic fungi is Candida albicans, whose morphological transitions and biofilm production are important factors for pathogenicity, both of these phenomena are partially regulated by ADH1. Thus, this Project was aimed to determine wheter the absence of the product of the adh1 gene contributes to the virulence in this organism. It was proposed to compare the nevel of virulence between the adh1- (M5), the adh1+ (M5/pEUKA-adh1+) mutant strains and the wild type strain (R7B) employing mammal (Mus muscles) and nematode (Caenorhabditis elegans) models of study. Mice were infected with spores from both mutants and wild type strains, the results showed that spores from the M5 strain caused a larger lethality (60% mortality after a two period of infection) compared to the M5/pEUKA-adh1+ and the R7B strains that had totally avirulent effects after 10 days of infection, similar results were obtained when the nematode model was used. As complementary essays, C. elegans was incubated in the supernatant obtained from germination of spores of the three M. circinelloides strains employed in this study. Our results indicated that the the M5 supernatant led to increased toxic effects on nematodes compared to the other two strains. This observation suggests that the strain that lacks the ADH1 enzymatic activity produces some excretable compound which is toxic for C. elegans.

Mucor circinelloides es un hongo dimórfico, considerado como patógeno oportunista, cuyo metabolismo y patrón morfológico son influenciados por la tensión de oxígeno y la fuente de carbono en el medio de cultivo. En M. circinelloides se ha descrito el gen adh1, el cual codifica para la enzima alcohol deshidrogenasa (Adh1), involucrada tanto en la última etapa de la síntesis de etanol (fermentación alcohólica), como con el crecimiento en anaerobiosis. En el principal hongo patógeno dimórfico de humanos Candida albicans los cambios morfológicos y la formación de biopelículas son factores importantes para su patogenicidad, los cuales son modulados en parte por la actividad de la ADH1. En base a lo anteriormente mencionado, en el presente proyecto fue de interés determinar si la ausencia del producto del gen adh1 de M. circinelloides contribuye a la virulencia del hongo. Por lo que se propuso comparar el nivel de virulencia de la cepa mutante en el gen adh1- (M5), con la cepa silvestre (R7B), y la cepa M5 complementada con el gen silvestre adh1+ (M5/pEUKA-adh1+), usando como modelo de estudio ratones Mus musculus y el nematodo Caenorhabditis elegans. Ratones infectados con la misma cantidad de esporas de las distintas cepas mostraron una mayor letalidad al ser inoculados con la cepa mutante M5, generando el 60% de mortalidad a los dos días post-infección, mientras que las cepas R7B y M5/pEUKA-adh1+ fueron totalmente avirulentas en el tiempo ensayado (10 días); se obtuvo un resultado similar de las distintas cepas de M. circinelloides contra C. elegans. Como experimentos complementarios, se realizaron incubaciones de C. elegans en el sobrenadante obtenido de la germinación aerobia, de las distintas cepas de M. circinelloides, observándose que los sobrenadantes de la cepa mutante generaron una mayor toxicidad en el nematodo, en tanto que con el sobrenadante de las cepas silvestre y complementada mostraron una menor toxicidad respecto a la cepa mutante (M5).