Construction and Characterization of Antioxidant Deficient Strains in C.albicans

Abstract

Candida albicans는 면역능력이 저하된 숙주에서 생명을 위협하는 전신감염을 야기하는 기회 감염성 병원체이다. 이전에 우리는 Candida albicans 의 효모형과 균사체형의 단백질 비교 분석에 의해 병원성인 균사체형에서 다르게 발현되는 몇 가지 단백질을 동정하였다. 그 중 하나인 Thiol-Specific Antioxidant (TSA1)는 항산화제의 역할을 하고, H2O2 및 병원성 요인으로 예상되는 여러 요인들의 독성물질들로부터 호기성 생물체를 보호한다. catalase 또한 TSA1 와 마찬가지로, 항산화제 역할을 한다. H2O2 의 scavenger역할을 하는 catalase 와 TSA1의 관계를 밝히기 위해 yeast form 과 hyphae form에서 Northern blot을 시행하였다. 그 결과, 우리는 catalase가 야생형균주에서는 효모형에서만 발현이 되고, 균사체형에서는 발현이 되지 않았으나, TSA1 결실 변이종에서는 효모형과 균사체형에서 catalase가 모두 발현된다는 사실을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때, TSA가 없는 상황에서 catalase가 역할을 대신 하는 것이 아닐까라는 궁금증을 갖게 되었다. 본 연구에서는, catalase와 TSA의 관계를 알기위해 CaCAT1 결실 변이종과 CaCAT1 TSA1 의 결실 변이종을 제작하였다. 그 결과, CaCAT1 결실 변이종과 CaCAT1/TSA1의 결실 변이종은 비산화적 상황에서는 별다른 차이를 보이지 않았다. 그러나 CaCAT1/TSA1의 결실변이종이 산화 스트레스 상황에서는 생장률이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는, 정상 환경하에서 효모형 세포에 있어 catalase와 TSA가 필수적이지 않음을 보여주나, 산화적 스트레스에 대항하는 작용기작에는 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.;Candida albicans is an opportunistic pathogen that causes life-threatening systemic infection in immunocompromised host. Previously, several proteins was identified that are differentially expressed in pathogenic hyphae by comparing protein profiles of yeast and hyphae of Candida albicans. One of them, thiol specific antioxidant1 (TSA1) plays a key role as an antioxidant, protecting aerobic organism from the toxic effects of hydrogen peroxide, and in some cases has been postulated to be a virulence factor. Catalase is also an enzyme that decomposes hydrogen peroxide, which is a reactive oxygen species (ROS). To reveal the possible relationship of TSA1 with catalase, a major H2O2 scavenger, we also examined its expression in yeast and hyphae cells. Surprisingly, catalase was expressed in yeast but almost not in hyphae cells of the wild type, whereas expressed in both cells of tsa1 null mutant. These results, it seems that hyphae-specific repression of catalase may be remarkably rescued by disruption of TSA1. In this study, to help elucidate the relationship of catalase and TSA in Candida albicans, I constructed a catalase null mutant and a double null mutant unable to produce either CAT1 and TSA1 and compared it with wild type. Under non-oxidative conditions, the ∆cat (CCT-N) and ∆cat∆tsa (BCT-N) mutant cells showed a similar growth rate to wild type cells. However, the ∆cat∆tsa mutant cell at stationary phase were, much more sensitive to H2O2 stress than wild type and ∆cat cells. Moreover, the ability of ∆cat∆tsa and ∆cat cells to show adaptation to 5 mM H2O2 was distinctly inferior to that of wild type cells. These results suggest that CAT1 and TSA1 is not essential for yeast cells under normal conditions, but plays an important role in the acqusition of tolerance to oxidative stress.