Isolierung, Identifizierung und funktionelle Charakterisierung der Metallo-Aminopeptidase CaApe2 — Ein experimenteller Beitrag zur Beurteilung des kariogenen Potentials von Candida albicans

Die Hefe Candida albicans ist ein fakultativ humanpathogener Mikroorganismus, der insbesondere bei immungeschwächten Patienten schwere Erkrankungen der Haut und Schleimhäute sowie der inneren Organe hervorrufen kann. Seit langer Zeit wird eine Beteiligung des Hefepilzes an der Ätiopathogenese der Zahnkaries diskutiert, vor allem aufgrund der Säure-bildung, die zur Demineralisation der Zahnhartsubstanz beitragen kann. Hydrolytische Enzyme ermöglichen vermutlich die Gewebeinvasion von Candida albicans. In der vorliegenden Arbeit wurde ein sezerniertes peptidolytisches Enzym aus der Zellwand des Mikroorganismus isoliert, identifiziert und funktionell charakterisiert. Die mittels massenspektrometrischer Analyse der tryptischen Peptide und Datenbankrecherche ermittelte Primärstruktur und die Ergebnisse der funktionellen Charakterisierung ließen eine Identifi-zierung des peptidolytischen Enzyms als neutrale Arginin/Alanin/Leucin-spaltende Metallo-Aminopeptidase (CaApe2) zu, die durch den ORF CaO19.5197 (GenBank RefSeq XM 705313) kodiert wird. Mithilfe der Proteinanalytik wurde Serin-88 als N-terminale Aminosäure ermittelt. Die Aminosäuren 88 bis 954 des hypothetischen Genprodukts ergeben eine nominale Molekularmasse von 97,607 kDa. CaApe2 weist gleich hohe Ähnlichkeit mit den paralogen Genprodukten ScAap1 und ScApe2 auf, was eine Duplikation und Subfunktionalisierung des phylogenetischen Vorläufergens in Saccharomyces cerevisiae nahe legt. Die fehlende kollagenolytische Wirksamkeit von CaApe2 spricht gegen eine direkte Rolle des Enzyms in der Pathogenese der Dentinkaries von Candida albicans, schließt aber eine unterstützende Funktion nicht aus. Die Kollagendegradation durch aufgeschlossene Zellen und Kulturüberstand einer Flüssigkultur von Candida albicans wurde im sauren und neutralen Milieu mithilfe der Hydroxyprolin-Bestimmung untersucht. Dabei war keine Kollagenolyse mit Aktivitätsmaximum im neutralen Bereich nachweisbar. Im sauren pH-Bereich konnte eine deutliche Hydrolyse von säureunlöslichem Typ-I-Kollagen und auch von demineralisierter Dentinmatrix durch Kulturmedium gezeigt werden. Diese Kollagenolyse kann auf die bereits umfangreich charakterisierten sezernierten Aspartylproteinasen zurückgeführt werden. Die in der Literatur beschriebene Korrelation zwischen dem Ausmaß des Kariesbefalls und der Quantität der Besiedelung mit Candida albicans legt eine Beteiligung des Hefepilzes an der Kariogenese nahe. Auch die in der vorliegenden Arbeit gezeigte Fähigkeit von Candida albicans zur Dentinkollagendegradation unterstützt die Hypothese einer Kariogenität der Hefe.The proteolytic potential of the pathogenic fungus Candida albicans was evaluated by the identification and functional characterization of a peptidolytic enzyme isolated from the cell wall of the microorganism. Determination of basic structural and kinetic data identified a neutral arginine/alanine/leucine-specific metallo-aminopeptidase of unknown function termed CaApe2 which is encoded by ORF CaO19.5197 (GenBank RefSeq XM_705313). Mass spectrometric tryptic peptide analysis and N-terminal protein sequencing revealed serine-88 to represent the N-terminus of CaApe2. The isolated CaApe2 protein shares equally high similarity with the gene products ScAap1 and ScApe2 suggesting duplication of a phylogenetically ancient precursor gene in Saccharomyces cerevisiae. The observed failure to cleave human type-I and type-IV collagen in vitro challenges a direct role secreted CaApe2 might play in the degradation of extracellular matrix components during host colonization, but does not exclude per se a contribution of the aminopeptidase to the pathogenicity of C. albicans