Rozdiely v usporiadanosti fosfolipidovej dvojvrstvy cytoplazmatickej membrány a v transmembránovom potenciáli indukované rezistenciou kvasiniek Candida auris

Rozdiely v usporiadanosti fosfolipidovej dvojvrstvy cytoplazmatickej membrány a v transmembránovom potenciáli indukované rezistenciou kvasiniek Candida auris

Sekcia: 
Rok:
2022

Celkové hodnotenie

Vedecká práca: 
0
60%
Prevedenie (dizajn): 
0
60%
Diskusná interakcia: 
0
67%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Doc. RNDr. Iveta Waczulíková PhD.80%80%100%
ISBN: 978-80-972360-8-3
Kľúčové slová: 
Candida auris
rezistencia
fluorescencia
polarizácia
fluorescenčné sondy
DPH
TMA-DPH
DiS-C3(3)
anizotropia fluorescencie
transmembránový potenciál
usporiadanosť lipidovej dvojvrstvy
membránová fluidita

Rozdiely v usporiadanosti fosfolipidovej dvojvrstvy cytoplazmatickej membrány a v transmembránovom potenciáli indukované rezistenciou kvasiniek Candida auris

Juraj Jacko1 Marcela Morvová Jr.1 Nora Tóth-Hervay2 Yvetta Gbelská2 Libuša Šikurová1
1Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, Univerzita Komenského, Mlynská dolina F1, 842 48 Bratislava, Slovensko
2Prírodovedecká fakulta, Univerzita Komenského, Ilkovičova 6, 842 48 Bratislava, Slovensko
jacko.juraj@yahoo.com

Rastúca miera rezistencie a počet rezistentných kmeňov kvasiniek voči antimykotikám predstavuje celosvetový medicínsky problém. Ten je obzvlášť závažný pre rod Candida [1]. Infekcie kvasinkami Candida sú najčastejšou príčinou ľudských oportúnnych kvasinkových infekcií na svete.

Cytoplazmatická membrána je bunková štruktúra, ktorá je prvou líniou bunkovej obrany proti zmenám z vonkajšieho prostredia. Zohráva významnú úlohu v mechanizmoch rezistencie voči liečivám. Zmeny v membránovom zložení vedú k zmenám citlivosti na voči antimykotikám [2].

Cieľom tejto práce je sledovať rozdiely v biofyzikálnych vlastnostiach cytoplazmatickej membrány (usporiadanosť      fosfolipidovej dvojvrstvy a transmembránový potenciál) medzi citlivými a rezistentnými kmeňmi kvasiniek Candida auris. Usporiadanosť fosfolipidovej dvojvrstvy sme v hydrofóbnej časti membrány sledovali pomocou anizotropie fluorescencie sondy DPH (1,6-difenyl-1,3,5-hexatrién) a v hydrofilnej časti pomocou anizotropie fluorescencie sondy TMA-DPH (4-trimetyl- amino-1,6-difenyl-1,3,5-hexatrién). Rozdiely v transmembránovom potenciáli sme sledovali pomocou sledovania zmeny polohy emisného maxima (∆λmax) fluorescenčnej sondy DiS-C3(3) (3-propyl-2-(3-(3-propyl-2(3H)benzotiazoly-lidén)-1-propenyl) benzotiazolium jodid.

Výsledky našich experimentov ukazujú,  že došlo k signifikantnému zníženiu usporiadanosti fosfolipidovej dvojvrstvy v hydrofóbnej časti cytoplazmatickej membrány (0,269 ± 0,01 pre senzitívny kmeň a 0,293 ± 0,01 pre rezistentný kmeň), ale nedošlo k systematickému rozdielu v hydrofilnej časti. Pozorovali sme významný rozdiel je v hodnote ∆λmax (2,35 ± 0,21 pre senzitívny kmeň a 6,25 ± 0,3 pre rezistentný kmeň), ktorá ukazuje, že cytoplazmatická membrána rezistentného kmeňa je v porovnaní so senzitívnym kmeňom hyperpolarizovaná.

Poďakovanie: 

Táto práca bola podporená grantami UK/59/2021, KEGA 041UK-4/2020, SK-BY-RD-19-0019, PPI/APM/2018/1/00007/U/001.

Zdroje: 

[1] RAHENDRA, Prasad, (2017). Candida albicans: Cellular and molecular biology. 10.1007/978-3-319-50409-4.
[2] Toth-Hervay, N. et al (2015). Deletion of the PDR16 gene influences the plasma membrane properties of the yeast Kluyveromyces lactis. Canadian Journal of Microbiology, 61(4), 273–279. 10.1139/cjm-2014-0627

Diskusia

Ďakujeme za cenný príspevok do dôležitej problematiky efektívnej liečby ochorení s potenciálne fatálnymi následkami. S akými funkčnými zmenami by mohli pozorované zmeny vo fyzikálnych vlastnostiach v membrán kvasiniek súvisieť?

iwa

Vďaka za otázku. Z mne dostupnej a známej literatúry viem, že tieto zmeny u rezistentných kmeňov Candida auris nastávajú z dôvodu mutácie génov z rodiny ERG (podieľajúce sa na syntéze ergosterolu, gény ERG11, ERG2, ERG3  a ERG6) a následnému zmnoženiu mutovaných verzií, čiže bunka má aj pri znefunkčnení daného génu stále jeho aktívnu kópiu. Následkom týchto mutácii a nimi indukovaných zmien dochádza v cytoplazmatickej membráne ku zmene obsahu ergosterolu a sterolov samotných. Zmena sterolového zloženia cytoplazmatickej membrány vo veľa prípadoch indukuje ako kompenzačný mechanizmus zmenu lipidového zloženia cytoplazmatickej membrány, čiže jedna "malá" zmena v genetickom kóde vedie ku kaskáde zmien v celej cytoplazmatickej membráne. Ďalšou zmenou, ktorá je indukovná rezistenciou kvasinkovej bunky je zvýšená aktivita a nadmerná expresia efluxných ABC púmp, ktoré odstraňujú liečivá z bunky.

Ďakujem za odpoveď - ešte by som sa rada opýtala na Vaše ďalšie experimentálne plány a či využijete aj iné kmene (?)

iwa

Ďalšie kmene Candida auris bohužiaľ nemáme k dispozícii. Ďalšie kmene z rodu Candida ale máme k dispozícii a v najbližšej dobe plánujeme overiť prípadné rozdiely na Candida parapsilosis. V blízkej budúcnosti plánujeme zmerať lipidový a sterolový profil cytoplazmatickej membrány delečného mutanta ERG6 Candida glabrata, pretože táto mutácia spôsobuje významné rozdiely v membránovej fluidite a aj transmembránovom potenciáli tohto mutanta v porovnaní s kvasinkami s kompletnou genetickou informáciou.