Clonagem, expressão heteróloga e obtenção de mutantes da trealase ácida de Candida glabrata

Abstract

Candida glabrata é considerado um importante patógeno fúngico emergente devido principalmente ao incremento de pacientes imunossuprimidos, e ao uso indiscriminado de compostos azólicos, resultando em altas taxas de mortalidade pela resistência inata desta levedura aos antifúngicos normalmente utilizados. Estratégias que objetivam a pronta identificação deste patógeno são extremamente importantes já que permitem a pronta implementação de um tratamento medicamentoso apropriado. A utilização de trealose por C. glabrata é apontada como importante metodologia diagnóstica na pratica laboratorial, já que é característica marcante desta levedura a utilização de apenas glicose e trealose como fontes de carbono. Resultados prévios indicavam que esta levedura cresce em trealose graças à secreção no meio de cultura de uma trealase ácida que prontamente hidrolisa o dissacarídeo, permitindo a rápida fermentação da glicose liberada. No genoma de C. glabrata encontramos a ORF CAGL0K05137g, similar ao gene (ATH1) que codifica para a trealase ácida de S. cerevisiae. No intuito de verificar a identidade do gene postulado no genoma de C. glabrata como sendo da trealase ácida, utilizamos tanto estratégias de deleção da ORF do genoma, como subclonagem e expressão heteróloga dessa sequência gênica em S. cerevisiae. A deleção em C. glabrata confirmou a identidade do gene, não só pela ausência de crescimento em meios de cultura contendo trealose como fonte de carbono, como também pela perda da atividade trealase ácida periplasmática e/ou secretada pelas células. Além disso, nossos resultados indicam o envolvimento deste gene na manutenção da homeostase celular durante o estresse salino. A seqüência de DNA correspondente foi também subclonada de forma a sobrexpressar este gene em S. cerevisiae, confirmando o gene CgATH1 como sendo o responsável pela síntese de uma trealase ácida. A ORF clonada foi seqüenciada e comparada à ORF CAGL0K05137g, mostrando uma identidade de 98% entre as sequências. Acreditamos que a caracterização molecular da trealase ácida em C. glabrata permitirá melhorias no diagnóstico laboratorial, bem como uma melhor compreensão do papel desta enzima, e do metabolismo de trealose, na fisiopatologia deste importante patógeno oportunista e de outros fungos de interesse médico.

Candida glabrata is considered an important and emergent fungal pathogen due mainly to an increase in immunosuppressive patients, and to the indiscriminate use of azolic compounds, resulting in high mortality rates by the innate resistance of this yeast towards the normally used antifungals. Strategies that objectify the fast identification of this pathogen are extremely important, because they will allow the immediate implementation of an appropriate medical treatment. The utilization of trehalose by C. glabrata is pointed out as an important diagnostic methodology in the laboratorial practice, since it is a striking feature of the yeast to use only glucose and trehalose as carbon sources. Previous results indicate that this yeast grows in trehalose thanks to the secretion of an acid trehalase in the culture media that promptly hydrolyses the disaccharide, allowing the fast fermentation of the released glucose. In the genome of C. glabrata we found the ORF CAGL0K05137g, similar to the gene (ATH1) encoding for the acid trehalase of S. cerevisiae. In order to verifying the identity of the postulated gene in the genome of C. glabrata as an acid trehalase, we thus utilized strategies for the deletion of the ORF from the genome, as well as cloning and heterologous expression of this genetic sequence in S. cerevisiae. The deletion in C. glabrata confirmed the identity of the gene, not only because of absence of growth in culture media containing trehalose as a carbon source, but also to the loss of periplasmic and/or secreted acid trehalase activity by the cells. Besides, our results indicate the involvement of this gene in the maintenance of cellular homeostasis during a saline stress. The corresponding DNA sequence was also subcloned so that the gene could be overexpressed in S. cerevisiae, confirming the CgATH1 gene as being responsible for the synthesis of an acid trehalase. The cloned ORF was sequenced and compared to the ORF CAGL0K05137g, showing 98% identity between the sequences. We believe that the molecular characterization of the acid trehalase in C. glabrata will allow improvements in the laboratorial diagnostic, as well as a better understanding of this enzyme#s role, and of trehalose metabolism, in the physiopathology of this important opportunistic pathogen and of other fungi of medical interest.