A Study of Identification of Thiol-Specific Antioxidant1(TSA1) and the Host-Parasite Interaction in TSA1 Null Mutant Strain of Candida albicans

Abstract

캔디다 알비칸스는 면역능력이 저하된 숙주에서 생명을 위협하는 전신감염을 야기하는 기회 감염성 병원체이다. 이전에 우리는 캔디다 알비칸스의 효모형과 균사체형의 단백질 비교 분석에 의해 병원성인 균사체 형에서 다르게 발현되는 몇 가지 단백질을 동정하였다. 그 중 하나인 Thiol-Specific Antioxidant (TSA1)는 항산화제의 역할을 하고, 과산화수소 및 병원성 요인으로 예상되는 여러 요인들의 독성물질들로부터 호기성 생물체를 보호한다. 캔디다 알비칸스 TSA1 유전자의 두 대립유전자는 같은 염색체에 반대방향으로 위치한다. 이번 연구에서는 유전자 증폭기술로 제조된 카세트와 URA-blaster를 이용하여 캔디다 알비칸스 TSA1 유전자 1-4개가 없는 결실 돌연변이를 제작하여, TSA1 유전자의 기능을 알아보았다. Northern과 Western 분석은 TSA1 유전자의 전사와 단백질의 생산은 제거된 개수에 비례하여 줄어들고, 4개가 모두 없어진 돌연변이에서는 완전히 제거되는 것을 볼 수 있었다. 또한 전사단계에서 4개의 TSA1 유전자는 동일하게 기능한다는 것을 알았다. 세포내 과산화수소는 TSA1 유전자의 개수가 적을수록 증가되므로, 캔디다 알비칸스 TSA1 단백질은 과산화수소의 분해자로 제안된다. 캔디다 알비칸스 TSA1 유전자는 숙주에서 생성되는 여러 산화적 환경에서 살아남을 수 있는 많은 역할을 하기 때문에 우리의 관심을 끈다. 캔디다 알비칸스에 감염된 대식세포의 살균 활동을 관찰했을 때, 대부분의 TSA1 결실 돌연변이 세포들은 야생형과 마찬가지로, 대식세포에 의한 식균 작용을 세 시간 이내에 뚫고 나온다. 이러한 결과는 TSA1 유전자는 대식세포에 의한 생존과 관련이 없거나 대식세포의 살균활동은 세포내 과산과 수소의 활동으로부터 유도되지 않는다고 추측할 수 있다.;Candida albicans is an opportunistic pathogen that causes life-threatening systemic infection in immunocompromised host. Previously, we identified several proteins that are differentially expressed in pathogenic hyphae by comparing protein profiles of yeast and hyphae of Candida albicans. One of them, thiol specific antioxidant 1 (TSA1) plays a key role as an antioxidant, protecting aerobic organisms from the toxic effects of hydrogen peroxide, and in some cases has been postulated to be a virulence factor. Two alleles of the C. albicans TSA1 (CaTSA1) gene are located in opposite orientation on the same chromosome. In this study, using PCR-directed disruption cassettes and URA-Blaster, a series of deletion mutants that lack 1-4 copies were constructed to examine the functions of CaTSA1. Northern and Western analyses showed that both transcript and protein product of CaTSA1 decreased proportionally to the disrupted copy number and were completely absent in the null mutant, indicating that all 4 TSA1 copies are equally functioned at the transcriptional level. Intracellular H₂O₂ increased by an order of magnitude in deletion mutants, suggesting that CaTsa1p is a redundant H₂O₂ scavenger. Futhermore, CaTSA1 attracted our attention because it may play some roles in surviving unfavorable oxidative environment created by host cells. When the fungicidal activity of macrophage infected with C. albicans cells was examined, most of Δtsa1 mutant cells evaded the phagocytosis by macrophages as early as 3hr post infection, similar to wild-type strain cells. This result suggests either that TSA1 is not involved in the survival from macrophage or that fungicidal activity of macrophage is not derived from the action of intracellular H₂O₂, or both.