Identification and characterization of defensin-like antimicrobial proteins secreted by Neosartorya fischeri and related species  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83355
Type PD
Principal investigator Galgóczi, László Norbert
Title in Hungarian A Neosartorya fischeri és rokon fajok által termelt defenzin-szerű antimikrobiális proteinek azonosítása és jellemzése
Title in English Identification and characterization of defensin-like antimicrobial proteins secreted by Neosartorya fischeri and related species
Keywords in Hungarian Neosartorya fischeri antimikrobiális protein, génszűrés, antimikrobiális érzékenység, heterológ expresszió, szerkezet-hatásfok kapcsolat, hatásmód
Keywords in English Neosartorya fischeri antimicrobial protein, gene screening, antimicrobial susceptibility, heterologous expression, structure-efficacy connection, mode of the action
Discipline
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Ortelius classification: Microbiology
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Department of Biotechnology and Microbiology (University of Szeged)
Starting date 2010-10-01
Closing date 2013-08-31
Funding (in million HUF) 20.606
FTE (full time equivalent) 2.47
state closed project
Summary in Hungarian
A defenzinek és a hasonló antimikrobiális proteinek széles körben elterjedtek az élővilágban: jelenlétüket eddig öt fonalasgombában is kimutatták. A rendszertanilag távol álló fajok termelte, szerkezetileg hasonló proteinek hatásmódjában és fajspecificitásában jelentős eltérés mutatkozik. A Neosartorya fischeri antimikrobiális protein (NFAP), a N. fischeri (anamorfja: Aspergillus fischerianus) genomjában megtalálható szekvenciából származtatott hipotetikus antifungális protein, jelenléte csak in silico bizonyított. Klónozásáról, izolálásáról, antifungális hatásspektrumáról, hatásmódjáról és biológiai szerepéről még nem számoltak be. A pályázat célja, hogy bővítsük a fonalasgombák által termelt defenzin-szerű antimikrobiális proteinekről meglévő ismereteinket az NFAP tanulmányozásával.
Ezek alapján kutatási tervünkben a következő célkitűzéseket fogalmaztuk meg: (1) az NFAP-t kódoló gén és ortológjainak azonosítása egy Neosartorya fischeri (NRRL 181) izolátumból és rokon fajokból; (2) az NFAP antimikrobiális tulajdonságainak és hatásmódjának vizsgálata; (3) heterológ expressziós rendszer létrehozása az NFAP termelésére; (4) az NFAP szerkezete és hatásfoka közötti összefüggés feltárása; (5) az NFAP biológiai szerepének a vizsgálata.
Eredményeink adatot szolgáltatnának a defenzin-szerű antimikrobiális proteinek szélesebb körű jelenlétéről a fonalasgombák körében. A szerkezet-hatásfok összefüggés feltárása, mind elméleti, mind gyakorlati szempontból fontos lehet, lehetőséget teremtve új, hatékony antimikrobiális szerek kifejlesztésére. Kitűzött céljaink teljesítése mikrobiológiai problémákon túlmutató kérdésekre is választ adhat.
Summary
The defensins and similar antimicrobial proteins are widely distributed in the nature. Five similar proteins have been identified among filamentous fungi. These proteins secreted by taxonomical distinct species have different mode of action and species specificity, nevertheless their structure is very similar. Neosartorya fischeri antimicrobial protein (NFAP) from N. fischeri (anamorf: Aspergillus fischerianus) is a hypothetical antifungal protein derived from genomic database, its presence is confirmed by in silico investigation only. Its cloning, isolating, antifungal spectrum, mode of action and biological role has not been described yet. The goal of the proposed project is to increase the knowledge of defensin-like antimicrobial proteins derived from filamentous fungi by investigation of NFAP.
The main aims of the research project are the followings: (1) determination of the presence of NFAP and its orthologs from Neosartorya fischeri (NRRL 181) and related species; (2) investigation of the antimicrobial properties and mode of the action in case of NFAP; (3) creation a heterologous expression system for production of NFAP; (4) examination of the connection between the structure of NAFP and its efficacy; (5) observation of biological role of NFAP.
The final results provide information about the distribution of defensin-like antimicrobial proteins among filamentous fungi. The results about the structure-efficacy connection will be the bases of further theoretical and practical studies to develop effective antimicrobial drugs. Achievements of this project will provide important information in addition to microbiology.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A projekt célja a Neosartorya fonalasgomba nemzetség által termelt defenzin-szerű antimikrobiális proteinek azonosítása és jellemzése volt a Neosarorya fischeri NRRL 181 antifungális protein (NFAP) átfogó vizsgálatán keresztül. A projekt során NFAP homológ proteineket kódoló géneket azonosítottunk öt Neosartorya izolátum esetén. Meghatároztuk az NFAP antimikrobiális spektrumát és antifungális tulajdonságait eltérő környezeti körülmények között. Megvalósítottuk az NFAP heterológ expresszióját Pichia pastoris-ban és Aspergillus nidulans-ban, előbbivel az NFAP nagy mennyiségben termeltethetővé vált. Bizonyítottuk, hogy az NFAP központi hidrofób magjának szerepe lehet az antifungálisan aktív szerkezet kialakításában. Kimutattuk, hogy az NFAP képes elektrosztatikusan kötődni az érzékeny gombához, annak membránját szétrombolni és reaktív oxigéngyökök indukcióján keresztül apoptózist és nekrózist kiváltani. Bizonyítottuk, hogy az NFAP jelenlétében a szenzitív gomba metabolikusan inaktívvá válik és zavart szenved a sejtfal kiépülése. Vizsgálataink alapján az NFAP hatásmechanizmusa hasonlóságot mutat az Aspergillus giganteus AFP és a Penicillium chrysogenum PAF esetén leírtakkal, de azoktól eltérően egy ismeretlen célpontja is lehet. Megfigyeltük, hogy az NFAP szerepet játszik az tápanyagokért és az élőhelyért folytatott versenyben a hasonló ökológiai niche-t elfoglaló gombafajokkal szemben. Eredményeink hozzájárulhatnak peptid-alapú antifungális szerek kifejlesztéséhez.
Results in English
The aim of the present project was the identification and characterization of defensin-like antimicrobial proteins secreted by Neosartorya filamentous fungal genus by comprehensive investigation of Neosarorya fischeri NRRL 181 antifungal protein (NFAP). In this project NFAP homolog protein encoding genes were identified in five Neosartorya isolates. The antifungal spectrum and antifungal features of NFAP within different environmental conditions was determined. The heterologous expression of NFAP was carried out in Pichia pastoris and Aspergillus nidulans. High yield of NFAP was achieved by using P. pastoris. Our results revealed that the central hydrophobic core of NFAP may play a role in the proper folding of the antifungally active structure. It was observed that NFAP can bind electrostatically to the sensitive fungus and destroys its cell membrane, furthermore triggers apoptotic-necrotic event through reactive oxygen species. In the presence of NFAP the sensitive fungus suffered metabolic inactivity and the organization of the cell wall was damaged. Based on our previous studies it was concluded that the antifungal mechanism of NFAP shows similarities to that of Aspergillus giganteus AFP and Penicillium chrysogenum PAF, but an unknown cellular target is hypothesised. It was demonstrated that NFAP plays a role in the emulation for nutrients and habitat against fungi with similar ecological niche. Our results contribute to development of peptide-based antifungal agents.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83355
Decision
Yes





 

List of publications

  
Virágh, M., Vörös, D., Kele, Z., Kovács, L., Fizil, Á., Lakatos, G., Maróti, G., Batta, Gy., Vágvölgyi, Cs., Galgóczy, L.: Production of a defensin-like antifungal protein NFAP from Neosartorya fischeri in Pichia pastoris and its antifungal activity against filamentous fungal isolates from human infections, Protein Expres. Purif. submitted, in major revision, 2013
Galgóczy, L., Kovács,L., Karácsony, Z., Virágh, M., Hamari, Zs. and Vágvölgyi, Cs.: Investigation of the antimicrobial effect of Neosartorya fischeri antifungal protein (NFAP) after heterologous expression in Aspergillus nidulans, Microbiol-SGM 159, 411-419, 2013
Kovács, L., Virágh, M., Takó, M., Papp, T., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L.: Isolation and characterization of Neosartorya fischeri antifungal protein (NFAP), Peptides 32, 1724-1731, 2011
Váradi, Gy., Tóth, K.G., Kele, Z., Galgóczy, L., Fizil, Á., Batta, Gy.: Synthesis of PAF, an antifungal protein from P. chrysogenum by native chemical ligation: Disulfide pattern and fold recovered in oxidative refolding, Chem. Eur. J. 19, 12684-12692, 2013
Galgóczy, L., Virágh, M., Kovács, L., Tóth, B., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: Antifungal peptides homologous to the Penicillium chrysogenum antifungal protein (PAF) are widespread among Fusaria, Peptides 39, 131-137, 2013
Nyilasi, I., Kocsubé, S., Krizsán, K., Galgóczy, L., Papp, T., Pesti, M., Nagy, K., Vágvölgyi, Cs.: Susceptibility of clinically important dermatophytes against statins and different statin-antifungal combinations, Med. Mycol. DOI:10.3109/13693786.2013.828160., 2013
Homa, M., Shobana, C. S., Singhb, Y. R. B., Manikandan, P., Selvam, K. P., Kredics, L., Narendran, V., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L.: Fusarium keratitis in South India: causative agents, their antifungal susceptibilities and a rapid identification method for the Fusarium solani species complex, Mycoses 56, 501-511, 2013
Galgóczy, L., Tóth, L., Virágh, M., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: In vitro interactions of amantadine hydrochloride, R-(-)-deprenyl hydrochloride and valproic acid sodium salt with antifungal agents against filamentous fungal species ca, Acta Biol. Hung. 63, 490-500, 2012
Galgóczy, L., Guba, M., Papp, T., Krisch, J., Vágvölgyi, Cs. and Tserennadmid, R.: In vitro antibacterial effect of a mumijo preparation from Mongolia, Afr. J. Microbiol. Res. 5, 3832-3835, 2011
Galgóczy, L., Bácsi, A., Homa, M., Virágh, M., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: In vitro antifungal activity of phenothiazines and their combination with amphotericin B against different Candida species, Mycoses 54, e737-e743, 2011
Galgóczy, L., Nyilasi, I., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: Statins as antifungal agents, World J. Clin. Infect. Dis. 1, 4-10., 2011
Galgóczy, L., Virágh, M., Kovács, L., Tóth, L. and Vágvölgyi, Cs.: Potential applications of filamentous fungus derived β-defensin-like antifungal proteins in agriculture., Review on Agriculture and Rural Development. 2, Supplement CD of XII Wellmann International Scientific Conference, 2013
Galgóczy, L., Kovács, L. and Vágvölgyi, Cs: Defensin-like antifungal proteins secreted by filamentous fungi, In: Méndez-Vilas, A. (szerk.) Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology Vol. 1, Microbiology Book Series-No.2, 2010
Galgóczy, L., Kredics, L., Virágh, M. and Vágvölgyi, Cs.: Chapter 72. Sclerophthora rayssiae var. zeae., In: Liu, D. (szerk.) Manual of security sensitive microbes and toxins. London: Taylor & Francis Group, accepted. ISBN: 9781466553965, 2012
Kredics, L., Galgóczy, L. and Vágvölgyi, Cs.: Chapter 69. Peronosclerospora philippinensis (Peronosclerospora sacchari)., In: Liu, D. (szerk.) Manual of security sensitive microbes and toxins. London: Taylor & Francis Group, accepted. ISBN: 9781466553965, 2012
Galgóczy, L., Kovács, L., Virágh, M., Tóth, L., Papp, T., Marx, F., Vágvölgyi, Cs.: NFAP: A novel cysteine-rich antifungal protein from Neosartorya fischeri, Conference abstracts of 4th CEFORM, accepted, 2013
Homa, M., Singh, Y.R.B., Selvam, K.P., Kredics, L., Shobana, C.S., Narendran, V., Manikandan, P., Vágvölgyi, Cs., Galgóczy, L.: Fusarium napiforme, a new emerging pathogen from human keratomycosis, Conference abstracts of 4th CEFORM, accepted, 2013
Guba, M., Sajben, E., Vágvölgyi, Cs., Papp, T., Tserennadmid, R., Galgóczy, L.: Antidermatophytic activity of a Bacillus mojavensis strain isolated from mumijo a traditional Mongolian medicine, Conference abstracts of 4th CEFORM. accepted, 2013
Homa, M., Shobana, C. S., Galgóczy, L., Kredics, L., Narendran, V. and Manikandan, P.: Molecular investigation of South-Indian Fusarium isolates from keratomycosis and their susceptibilities to conventional antifungal agents, Mycoses 55 Supplement, 192., 2012
Virágh, M., Vass, V., Kovács, L., Galgóczy, L. and Vágvölgyi, Cs.: Isolation of thaumatin-like proteins from zygomycetous fungi, Clusiana 51 Supplement, 114-116., 2012
Galgóczy L., Kovács L., Virágh M., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: Do the ascomycetous filamentous fungi have an “immune system” based on β-defensin-like molecules?, Clusiana 51 Supplement, 35-36., 2012
Homa, M., Shobana, C. S., Kredics, L., Narendran, V., Vágvölgyi, Cs., Manikandan, P. and Galgóczy, L.: Investigation of the enzyme activities of Fusarium solani isolates from plant and human infections, 14th DKMT Euroregional Conference on Enviroment and Health. Szeged, Hungary, 18-19 May 2012. CD-ROM, 2012
Galgóczy, L., Guba, M., Papp, T., Krisch, J., Vágvölgyi, Cs. and Tserennadmid, R.: Investigation the antibacterial effect of a Mongolian mumijo preparation, 14th DKMT Euroregional Conference on Enviroment and Health. Szeged, Hungary, 18-19 May 2012. CD-ROM, 2012
Galgóczy, L., Kovács, L., Krizsán, K., Papp, T. and Vágvölgyi, Cs.: Are cysteine and its derivatives applicable for the prevention of fungal diseases?, Review on Agriculture and Rural Development. 1, Supplement CD of XI Wellmann International Scientific Conference, 2012
Kovács, L., Karácsony, Z., Virágh, M., Hamari, Zs., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L.: Investigation of antimicrobial effect of Neosartorya fischeri antifungal protein (NFAP), 11th European Conference of Fungal Genetics. Marburg, Germany, March 30-April 2 2012. Meeting Abstracts, 274, 2012
Virágh, M., Kovács, L., Papp, T., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L: Construction of Rhizopus microsporus var. oligosporus structural mutant antimicrobial peptides, In: 2nd CEFSER workshop, Novi Sad, Serbia, 8-10 September 2011, Book of Abstracts, 81, 2011
Virágh, M., Kovács, L., Pusztai, Zs., Homa, M., Galgóczy, L. and Vágvölgyi, Cs: Isolation of thaumatin-like antimcrobial protein encoding genes in Rhizopus species., In: 2nd CEFSER workshop, Novi Sad, Serbia, 8-10 September 2011, Book of Abstracts, 82, 2011
Virágh, M., Kovács, L., Papp, T., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L: Structure efficacy relationship in Rhizopus microsporus var. oligosporus antibiotic peptide, Acta Microbiol. Immunol. Hung. 58 Supplement, 237-238, 2011
Shobana, C.S., Galgóczy, L., Homa, M., Kredics, L., Panneerselvam, K., Rajendran, R., Narendran, V., Vágvölgyi, Cs. and Manikandan, P: Molecular investigation of Fusarium isolates from keratomycosis, Clin. Microbiol. Infect. 17(S4), 463, 2011
Kovács, L., Virágh, M., Takó, M., Papp, T., Vágvölgyi, Cs. and Galgóczy, L: Antifungal activity of the Neosartorya fischeri antifungal protein (NFAP) against filamentous fungal isolates from clinical sources, Clin. Microbiol. Infect. 17(S4), 327, 2011
Kovács, L., Pusztai, Zs., Homa, M., Virágh, M., Galgóczy, L. and Vágvölgyi, Cs: Identification of thaumatin-like protein encoding genes in Rhizomucor isolates, In: Proceedings of the 11th INTERNATIONAL SYMPOSIUM “INTERDISCIPLINARY REGIONAL RESEARCH”, Szeged, Hungary, 13-15 October, 2010, CD-ROM, 2010
Vágvölgyi, Cs., Nyilasi, I., Lukács, Gy., Galgóczy, L. and Papp, T: In vitro interaction between statins and antifungal agents against medically important fungi, In: Proceedings of the 11th INTERNATIONAL SYMPOSIUM “INTERDISCIPLINARY REGIONAL RESEARCH”, Szeged, Hungary, 13-15 October, 2010, CD-ROM, 2010
Manikandan, P., Vismer, H., Galgóczy, L., Shobana, C.S., Panneerselvam, K., Narendran, V., Vágvölgyi, Cs. and Kredics, L: Fusarium keratitis in South India: a retrospective study in the Aravind Eye Hospital, Coimbatore, In: Proceedings of the 11th INTERNATIONAL SYMPOSIUM “INTERDISCIPLINARY REGIONAL RESEARCH”, Szeged, Hungary, 13-15 October, 2010, CD-ROM, 2010




 

Events of the project

  
2019-04-09 15:12:36
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Mikrobiológiai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Biotechnológiai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem).



Back »