Investigation of the function of protein phosphatase Z in the signal transduction of pathogenic fungi  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
68765
Type K
Principal investigator Dombrádi, Viktor
Title in Hungarian A protein foszfatáz Z szerepének felderítése a patogén gombák jelátviteli folyamataiban
Title in English Investigation of the function of protein phosphatase Z in the signal transduction of pathogenic fungi
Keywords in Hungarian Candida albicans, Aspergillus fajok, fehérje defoszforiláció, sejt integritás, ozmotikus stabilitás
Keywords in English Candida albicans, Aspergillus species, dephosphorylation of proteins, cell integrity, osmotic stability
Discipline
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Department of Medical Chemistry (University of Debrecen)
Participants Emri, Tamás
Farkas, Ilona
Pócsi, István
Starting date 2007-07-01
Closing date 2012-01-31
Funding (in million HUF) 12.604
FTE (full time equivalent) 4.56
state closed project
Summary in Hungarian
Az utóbbi időben a Candida illetve Aspergillus fajok okozta gombafertőzések gyakorisága ijesztő módon megnövekedett. A hagyományos gyógyszerek gyakori mellékhatásai, valamint a rezisztencia kialakulása szükségessé tette az új típusú terápiás targetek kutatását. Irodalmi adatok alapján a protein foszfatáz Z (PPZ) csak gombákban fordul elő és az élesztőben esszencális funkciói vannak. Az összehasonlító biokémiai vizsgálatok szerint ugyanaz az enzim különböző élőlényekben más-más feladatot láthat el, ezért kutatásunk elsődleges célja a PPZ funkciójának tisztázása Candida albicans, Aspergillus nidulans és Aspergillus fumigatus fajokban.
Korábban már elvégeztük a PPZ gének jellemzését és klónoztuk a megfelelő cDNS-eket. Célunk az, hogy Pichia pastoris-ban expresszáltatjuk a rekombináns PPZ enzimeket, majd velük szemben poliklonális antitesteket állítunk elő. Megvizsgáljuk az enzimek biokémiai sajátságait, tanulmányozzuk a génexpresszió szintjeit alapállapotban és különböző kezelések után. Homológ rekombinációval inaktiváljuk a C. albicans illetve az A. nidulans PPZ géneket. Tanulmányozzuk a deléciós mutánsok fenotípusát ozmotikus stressz, oxidatív stressz, illetve hőmérsékleti stressz körülményei között. A különböző PPZ foszfatázok funkciójának összehasonlítása érdekében nemzetközi együttműködés keretében megvizsgáljuk, hogy az általunk előállított konstrukciók alkalmasak-e a PPZ mutáns S. cerevisiae és S. pombe törzsek komplementálására.
Summary
According to recent clinical data infections caused by different Candida and Aspergillus species have increased steadily. The side effects of the traditional drugs and the development of resistance prompted the search for new therapeutic targets. Protein phosphatase Z (PPZ) is a fungus specific enzyme that has essential functions in yeast. Comparative biochemical studies indicated that the same enzyme can play different roles in different organisms. That is why our goal is to elucidate the function of PPZ in Candida albicans, Aspergillus nidulans and Aspergillus fumigatus.
We have already characterized the PPZ genes and cloned the corresponding cDNAs from the above mentioned species. In the present project we are going to express recombinant PPZ proteins in Pichia pastoris, and raise polyclonal antibodies against them. With these tools we shall characterize the biochemical properties of the enzymes and study their gene expression levels under different conditions. By homologous recombination we interrupt the PPZ genes in C. albicans and A. nidulans, and test the mutants under osmotic, oxidative and temperature stress conditions. To compare the physiological functions of different PPZ enzymes we attempt the complementation of PPZ mutant S. cerevisiae and S. pombe strains with our constructs in the framework of an international cooperation.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A protein foszfatáz Z C. albicans ortológját kódoló gén, a CaPPZ1 klónozása és szekvenálása segítségével alátámasztottuk a humán patogén nagyfokú genetikai polimorfizmusát. Legalább 4 CaPPZ1 allélt azonosítottunk, és egy találtunk egy olyan hipervariábilis gén régiót, ami alkalmasnak bizonyult klinikai C. albicans izolátumok genotipizálása. In vitro mutagenézissel azonosítottuk a foszfatáz enzim aktivitását, illetve stabilitását biztosító aminosav oldalláncokat. Molekuláris genetikai módszerekkel bebizonyítottuk, hogy a CaPPZ1 szerepet játszik a gomba kation homeosztázisában, sejtfal bioszintézisében és membrán potenciáljának meghatározásában, valamint fontos a hifa növekedésben, és a patogén gomba fertőzőképességében. Megállapítottuk, hogy az A. fumigatus és az A. nidulans PPZ ortológok szerkezete konzerválódott, és a phzA, illetve a ppzA géntermékekről igazoltuk, hogy funkcionálisan helyettesítik a hiányzó PPZ enzimeket S. cerevisiae és S. pombe mutánsokban. Ennek ellenére a ppzA gén inaktiválása nem járt a várt fenotípusok változásokkal A. nidulansban, viszont érzékenységet okozott oxidálószer kezeléssel szemben. A genetikailag távol álló C. albicans és S. cerevisiae PPZ mutánsokkal történő összehasonlítás alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy az PPZ enzimek részt vesznek a gombák oxidatív stressz válaszának modulálásában. Ily módon egy régóta ismert foszfatáz új funkcióját sikerült azonosítanunk.
Results in English
By cloning and sequencing of the protein phosphatase Z (PPZ) coding CaPPZ1 gene we confirmed the high level of genetic polymorphism of the human pathogen C. albicans. We identified four different alleles of the gene and found a hypervariable DNA segment that was suitable for genotyping of clinical C. albicans isolates. With in vitro mutagenesis we pinpointed the amino acid residues that are important in the activity / stability of the phosphatase. With the aid of molecular genetics we revealed that CaPPZ1 was important in the cation homeostasis, cell wall integrity and membrane potential determination of the fungus. In addition to these general PPZ roles, we also found that CaPPZ1 was involved in the germ tube formation and in the virulence of the pathogen. By extending these results we predicted that the structures of the PPZ ortholog proteins were well conserved in A. fumigatus and A. nidulans, and demonstrated that the corresponding phzA and ppzA phosphatases behaved as the functional replacements of the yeast enzymes in S. cerevisiae and S. pombe deletion mutants. However, the inactivation of the PPZA gene did not result in the expected phenotypes in A. nidulans, but caused sensitivity to oxidative agents. By the comparison with the genetically distantly related C. albicans and S. cereveisiae PPZ mutants we proved that all of these PPZ phosphatases acted in the oxidative stress mediation of fungi. Thus, we identified a novel function for a long known enzyme family.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=68765
Decision
Yes





 

List of publications

  
Csaba Ádám, Éva Erdei, Carlos Casado, László Kovács, Asier González, László Majoros, Katalin Petrényi, Péter Bagossi, Ilona Farkas, Monika Molnar, István Pócsi, Joaquín Ariño, Viktor Dombrádi: The fungus specific protein phosphatase Z1 plays important roles in salt tolerance, cell wall integrity, germ tube growth, and virulence of the human pathogen Candida albicans, FEBS3+Meeting, Opatija, Croatia, 2012
Éva Leiter, Asier González, Éva Erdei, Carlos Casado, László Kovács, Csaba Ádám, Judit Oláh, Márton Miskei, Monika Molnar, Ilona Farkas, Zsuzsanna Hamari, Joaquín Ariño, István Pócsi and Viktor Dombrádi: Protein phosphatase Z modulates oxidative stress response in fungi, Fungal Genetics and Biology, 49, 708-716, 2012
Csaba Ádám, László Kovács, Márton Miskei, Ilona Farkas, István Pócsi, Viktor Dombrádi: CHARACTERIZATION OF PROTEIN PHOSPHATASE Z IN UNICELLULAR AND FILAMENTOUS FUNGI, Acta Microbiol. Immunol. Hung. 55, 171, 2008
Kovács László, Ádám Csaba, Farkas Ilona, Pócsi István, Dombrádi Viktor: A Candida albicans protein foszfatáz Z molekuláris biológiai jellemzése, BIOKÉMIA 33, 65, 2008
Csaba Ádám, László Kovács, Ilona Farkas, István Pócsi, Viktor Dombrádi: Characterization of Candida albicans protein phosphatase Z, CESC Szeged, 2008
Kovács László, Fekete Andrea, Majoros László, Pócsi István, Dombrádi Viktor: A Candia albicans protein foszfatáz Z1 gén plimorfizmusának vizsgálata, VIII. Magyar Genetikai Kongresszus, 2009
Kovács László, Fekete Andrea, Majoros László, Pócsi István, Dombrádi Viktor: A Candia albicans protein foszfatáz Z1 gén (CaPPZ1) polimorfizmusa, 39. Membrán-Transzport Konferencia, 2009
Kovács L, Fekete A, Majoros L, Pócsi I, Dombrádi V: The polymorphism of the Candida albicans protein phosphatase Z1 gene, Europhosphatases 2009, Egmond, Netherlands, 2009
László Kovács, Ilona Farkas, László Majoros, Márton Miskei, István Pócsi, Viktor Dombrádi: The polymorphism of protein phosphatase Z1 gene in Candida albicans, Journal of Basic Microbiology, 50, S74-82, 2010
Kovács László: A kalpain és a protein kináz/foszfatáz rendszerek vizsgálata, Debreceni Egyetemi Könyvtár, 2010
Kovács L., Farkas I., Majoros L., Miskei M., Pócsi I., Dombrádi V: A CaPPZ1 gén polimorfizmusa, BIOKÉMIA 34/3, 36, 2010
Ádám Cs., Casado C., Petrényi K., Molnár M., Ariño J., Dombrádi V.: A Candida albicans CaPPZ1 gén megszakítása, BIOKÉMIA 34/3 , 31, 2010
Miskei M, Ádám C, Kovács L, Karányi Z, Dombrádi V.: Molecular evolution of phosphoprotein phosphatases in Drosophila., PLoS One. 6:e22218., 2011
Ádám Cs., Kovács L., Casado C., Erdei É., González A., Majoros L., Bagossi P., Farkas I., Molnar M., Pócsi I., Ariño J., Dombrádi V.: Functional analysis of protein phosphatase Z in the pathogenic fungus Candida albicans, Europhosphatases 2011. Baden bei Wien, Austria, 2011
Dombrádi V.: A Candida albicans protein foszfatáz Z szerepet játszik a patogén gomba sóháztartásában és megbetegítő képességében, BIOKÉMIA XXXV évfolyam 3. 12 olda, 2011
Csaba Ádám, Éva Erdei, Carlos Casado, László Kovács, Asier González, László Majoros, Katalin Petrény, Péter Bagossi, Ilona Farkas, Monika Molnar, István Pócsi, Joaquín Ariño, Viktor Dombrádi: Protein phosphatase CaPpz1 is involved in cation homeostasis, cell wall integrity and virulence of Candida albicans, Microbiology 158, 1258–1267, 2012



Back »