Characterization of Thiol-Specific Antioxidant (TSA) of Candida albicans

Abstract

Pathogenicity of dimorphic fungal pathoen Candida albicans causing opportunistic infection derives from morphogenic transition from yeast to hyphae and evasion of host immune system. In a previous study, several proteins were identified that are differentially expressed in pathogenic hyphae form by comparing protein profiles between yeast and hyphae of C. albicans One of them, thiol-specific antioxidant (TSA) was attracted because it may play some roles to surviving the oxidative environment of macrophages, in the most prominent immune cell responsible for elimination of invading fungi. And TSA protein converts to oxidized form in large quantity during transition to hyphae. In this study, following isolation of the CaTSA1 gene of C. albicans and characterization of funcitional 4 copies, its null mutant was constructed to study cellular functions. Reduction of H_(2)O_(2) was considerably decreased in the mutant compared to wild type in the presence of oxidative stress, indicating that TSA protien (CaTsa1p) of C. albicans is an enzyme with antioxidizing activity. And antibody against CaTSA were produced in mouse and revealed by Western analysis that CaTsa1p is induced by exogenous reactive oxygen species (ROS). It was also found that CaTsa1p forms homodimer by disulfide bond linkage when SH group of cysteine residue is oxidized by ROS under the non-reducing condition. When intracellular localization during morphogenic transition was examined, considerable amount of CaTsa1p that is exclusively present in the cytoplasm of yeast was transolcated to the nucleus in hyphae. Biological significance of this CaTsa1p translocation will be further studied in term of differentiation and pathogenicity. ;인체에 기회감염을 일으키는 이형병원성 곰팡이인 Candida albicans의 병원성 유발 기작은 효모형에서 균사체형으로의 형태분화와 숙주의 면역시스템에 대한 방어전략에 기인한다. 앞선 연구에서 C.albicans의 효모형과 균사체 형태의 proteomics를 비교한 결과 병원성 균사체형으로의 형태 전환 시 다르게 발현되는 여러 단백질들을 동정하였다. 그 증에서 thiol-specific antioxidant (TSA)는 침입 곰팡이균을 제거하기 위해 가장 탁월한 면역 세포인 macrophage에 의한 산화 스트레스 조건에서 살아남는데 중요한 역할을 할 것으로 기대되어 본 연구의 대상이 되었다. 또한 TSA 단백질은 균사체로의 형태 전환시 많은 양이 산화형으로 형태가 전환되는 것이 밝혀졌다. 본 연구에서는 C.albicans의 CaTSA1 유전자를 분리하고 4개의 copies가 존재한다는 특성을 밝혔으며, 세포 내 기능을 밝히기 위해 CaTSA1의 완전 결실 변이종을 제작하였다. 그러한 결실 변이종의 환원력은 wild type에 비해 산화 스트레스 상황에서 현저히 감소하는 것을 알 수 잇었다. 이러한 결과로부터 C.albicans의 TSA 단백질은 항산화 능력을 가진 효소하는 것을 밝힐 수 있다. 그리고 쥐에서 CaTSA항체를 제작하여, Western 분석을 실시한 결과, 외부 활성산소종에 의해 CaTsalp의 발현이 유도되는 것을 알 수 있었다. 또한 활성산소종을 제거하기 위해 TSA 단백질이 산화되면 disulfide bond에 의해 dimer를 형성하는 것을 비환원 SDS-전기영동을 통해 확인하였다. 그리고 CaTsa1p의 형태분화시 세포 내 위치를 조사하였는데, 효모형에서 유일하게 세포질에만 존재하던 CaTsalp의 형태분화시 세포 내 위지를 조사하였는데, 효모형에서 유일하게 세포질에만 존재하던 CaTsalp가 균사체형에서는 핵으로 위치이동이 일어나는 것을 알 수 있었다. 이러한 CaTsalp의 세포 내 위치이동은 C.albicans의 형태분화와 병원성 기작이 연관된 앞으로의 연구에서 생물학적 의의를 찾을 수 있을 것이다.