Characteristics of the interactions between phosphoglycerate mutase from Candida spp. and human extracellular matrix proteins

Szereg gatunków drożdżaków z rodzaju Candida wywołuje poważne choroby (kandydozy) u ludzi. Zakażenia grzybicze stają się obecnie coraz większym problemem medycznym, ze względu na rosnącą oporność gatunków Candida na stosowane leczenie. Wśród białek, występujących na powierzchni ściany komórkowej Candida spp. wykryto szereg enzymów cytoplazmatyczych, między innymi fosfogliceromutazę (Gpm1). Gpm1 jest to enzym przeprowadzający ósmą reakcję w szlaku glikolitycznym. Na powierzchni ściany komórkowej drożdży wiąże wiele białek ludzkich takich jak witronektyna, fibronektyna, plazminogen, czynnik H i -FHL.Celem pracy była izolacja mutazy fosfoglicerynianowej z powierzchni ściany komórkowej Candida albicans i Candida tropicalis, a następnie analiza (z wykorzystaniem powierzchniowego rezonansu plazmonowego) oddziaływania między białkiem Gpm1 a witronektyną i fibronektyną oraz porównanie międzygatunkowe tych oddziaływań. Pomiary powierzchniowego rezonansu plazmonowego pozwalają wyznaczyć parametry kinetyczne i termodynamiczne oddziaływań makromolekularnych (na przykład białko–białko) w czasie rzeczywistym. Zaletą tej metody jest brak konieczności znakowania badanego białka oraz wysoka czułość. Badania wykazały znacznie szybszą asocjację i dysocjację kompleksu białko - białko dla Gpm1 występującego w C. tropicalis (Gpm1Ct), natomiast dla Gpm1 występującego w C. albicans (Gpm1Ca) zarówno asocjacja i dysocjacja były znacznie wolniejsze. W poszukiwaniu przyczyn różnic w oddziaływaniach pomiędzy Gpm1 a ludzkimi białkami macierzy zewnątrzkomórkowej porównano sekwencje obu gatunków drożdżaków. Podobieństwo sekwencji okazało się bardzo duże (94%). Prawie połowa różnic wiązała się ze zmianą polarności reszt aminokwasowych. Kilka dotyczyło zmiany ładunku, kilka jego nadaniu lub zniesieniu. Ponadto jedną resztą, która została podmieniona w sekwencji Gpm1Ct jest prolina, powszechnie znana jako „łamacz helis”. Jej brak w sekwencji Gpm1 może mieć istotny wpływ na strukturę przestrzenną tego białka. Wyniki zebrane w tej pracy otwierają nowe możliwości dalszych badań.Several species from the Candida genus cause serious diseases (candidiasis) in humans. Candidal infections is a growing medical problem, due to the increasing resistance of Candida species to currently used antifungal drugs. Among proteins that occur on candidal cell surface, a number of cytoplasmic enzymes have been detected, including phosphoglycerate mutase (Gpm1). Gpm1 is an enzyme that performs the eighth reaction in the glycolytic pathway. On the yeast cell surface, this enzyme binds many human proteins such as vitronectin, fibronectin, plasminogen, factor H and -FHL.The aim of this work was to purify phosphoglycerate mutase from the cell walls of Candida albicans and Candida tropicalis, and to analyze (using surface plasmon resonance measurements) the interactions between Gpm1 and vitronectin or fibronectin. The measurements of surface plasmon resonance allow to determine the kinetic and thermodynamic parameters of macromolecular interactions (eg. protein-protein) in real-time. The advantage of this method is a high sensitivity and lack of requirements for protein labeling. The results obtained showed a rapid association and dissociation of the protein-protein complex for Gpm1Ct, while for Gpm1Ca the association and dissociation were significantly slower.In an attempt to interpret the observed differences between Gpm1s from two Candida species tin terms of their interactions with human extracellular matrix proteins, the amino acid sequences of these enzymes were compared. The sequence similarity was very large (94%). Almost a half of the differences was related to the change in polarity of amino acid residues. A few changes concern with the change of the amino acid residue charge, a few with the insertion of this charge, and several with its removal. In addition, one residue that has been substituted in the Gpm1Ct sequence is proline, commonly known as the "helix breaker". Its absence in the sequence of Gpm1Ct may have a significant impact on the protein three-dimensional structure. The results presented in this master thesis open new opportunities for further research