The role of Candida albicans Als3 in biofilm formation and interaction with human plasma proteins

Drożdżaki należące do gatunku Candida albicans wchodzą w skład naturalnej mikroflory ludzkiej, zasiedlając jamę ustną czy układ trawienny. Jednak u osób z osłabioną reakcją obronną organizmu, mogą powodować rozwój infekcji nazywanych kandydozami. Mikroorganizmy te, są zdolne do wytwarzania na powierzchni implantów medycznych tzw. biofilmów. Uwalniane z nich komórki drożdżaków mogą przedostawać się do krwioobiegu stając się przyczyną zagrażającej życiu posocznicy. Kluczową rolę w tworzeniu biofilmów przypisuje się adhezynie Als3, występującej na powierzchni ściany komórkowej C. albicans. Uczestniczy ona nie tylko w przyleganiu komórek do tkanek gospodarza czy sztucznych powierzchni implantów, ale może także oddziaływać z białkami osocza. Szeroki udział w interakcji z białkami gospodarza zaobserwowano także dla innego białka występującego na powierzchni komórek C. albicans, którym jest enolaza drożdżowa. Należy ona do rodziny białek wielofunkcyjnych tzw.„moonlighting proteins”, a do przypisywanych jej funkcji należy m. in.: udział w procesie glikolizy, czy zaangażowanie w wiązanie plazminogenu do komórek drożdżowych. Celem niniejszej pracy było poszukiwanie odpowiedzi na pytanie czy Als3 może uczestniczyć w wiązaniu enolazy na powierzchni komórek drożdżaków i w jaki sposób wiązanie to może wpłynąć na interakcje z białkami gospodarza, należącymi do białek kaskady krzepnięcia krwi: kininogenem, plazminogenem, fibrynogenem. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w wiązanie enolazy drożdżowej oraz białek ludzkich zaangażowanych jest kilka fragmentów Als3 znajdujących się na N-końcu adhezyny. Co więcej, okazało się, że te same regiony białka Als3 biorą udział w wiązaniu białka drożdżowego, jak i białek gospodarza. Wykorzystując analizę FACS zaproponowano model oddziaływania enolazy drożdżowej z białkami gospodarza, który zakłada możliwość konkurencji tych białek o wspólne miejsce wiązania do Als3 oraz sugeruje obniżenie poziomu wiązania białka ludzkiego do adhezyny podczas obecności w środowisku drożdżowej enolazy.W pracy zaproponowano wykorzystanie modelu doświadczalnego zakładającego prowadzanie badań na białkach znajdujących się w roztworze, co pozwala na interakcje adhezyny z natywną formą badanych białek. Ponadto niniejsza praca może sugerować o nowej funkcji enolazy, podczas rozprzestrzeniania komórek C. albicans w organizmie ludzkim i otwierać możliwości dalszych badań.Candida albicans are part of the natural human microflora, colonizing the oral mucosa and digestive system. However, in people with weakened body defenses, they can cause the development of infections called candidiasis. These yeasts produce a biofilm on the surface of the medical implants. The cells released from it can enter the bloodstream causing life-threatening sepsis. A key role in the formation of biofilms is attributed to the Als3 adhesion, which occurs on the surface of the C. albicans cell wall. Als3 can also interact with plasma proteins. A wide participation in the interaction with host proteins has also been observed for another protein found on the surface of C. albicans cells, which is yeast enolase. It belongs to the family of "moonlighting proteins" and its functions include: participation in the glycolysis process, or involvement in the binding of plasminogen to yeast cells. The aim of this study was to find out if Als3 can participate in the binding of enolase on the surface of yeast cells and how this binding can affect the interaction with human proteins in blood coagulation cascades: kininogen, plasminogen, fibrinogen. The research suggests that several Als3 fragments located at the N-terminus of the adhesin are involved in the binding of yeast enolase and human proteins. In addition, it turned out that the same Als3 protein regions are involved in the binding of yeast protein as well as host proteins. The FACS analysis indicates the possibility of competing for a common binding site on Als3 through yeast enolase and human proteins. These studies also suggest lowering the level of human protein binding to the adhesin when yeast enolase is present in the environment. In this work, it was proposed to conduct research for proteins in solution, which is a more informative experimental model. This attitude allows the adhesins to interact with the native form of the tested proteins. Besides, the results presented in this master thesis may suggest a new enolase function and open possibilities for further research