Functional genomic analysis of the response to hypoxic and oxidative stress in Candida albicans

Autor: Miguel Blanco, Ana
Přispěvatelé: Pérez Ortín, José Enrique, Departament de Bioquímica i Biologia Molecular
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: RODERIC. Repositorio Institucional de la Universitat de Valéncia
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Popis: Candida albicans es el patógeno humano más prevalente. A pesar de ser un organismo comensal, también es un hongo oportunista que puede causar infecciones de seria gravedad en personas inmunodeprimidas. Aunque los principales factores de virulencia han sido caracterizados, el proceso exacto de patogénesis en Candida todavía se desconoce. Los mecanismos de adaptación a los distintos ambientes a los que se enfrenta durante la invasión del cuerpo humano todavía no están suficientemente caracterizados. En este trabajo se usaron análisis genómicos funcionales para el estudio de la respuesta global de C. albicans a dos estreses que encuentra durante la invasión del cuerpo humano: estrés oxidativo e hipóxico. En el análisis se encontraron varios genes implicados en la adaptación a estos estreses, lo cual se vio reflejado en la regulación de sus niveles de RNA mensajero y proteína. Un hallazgo interesante de este estudio fue que la regulación de los genes implicados en la respuesta a estrés oxidativo ocurre principalmente a nivel post-transcripcional. Para estudiar la posible implicación de RNAs no codificantes en la respuesta a estos estreses, se creó una aplicación web que permitió la detección de aquellos ncRNAs cuya expresión se vio alterada durante el estrés. Dos grupos de 154 y 159 nRNAs, incluyendo intergénicos y antisentido a ORFs, se identificaron como implicados en la respuesta a estrés hipóxico y oxidativo, respectivamente. Para el estudio de cambios en transcripción naciente durante estos estreses, la técnica de Genomic run-on (GRO), ya establecida para el estudio del nascentoma de Saccharomyces cerevisiae, se implementó para su uso en C. albicans en su versión más actualizada, el BioGROseq. La técnica de GRO fue después usada para el estudio de cambios en parámetros de estudio de la expresión génica a distintas temperaturas de crecimiento, tales como la densidad de RNApol II o la tasa de traducción, usando el organismo modelo S. cerevisiae como herramienta. Los resultados mostraron que la densidad de RNApol II disminuye con el incremento en la temperatura de crecimiento, y que esta disminución en densidad se compensa con un incremento en la velocidad de elongación de la RNApol II para mantener la homeostasis de los niveles de mRNA. Esta compensación está regulada a nivel de iniciación de la RNApol. Dentro del rango óptimo de temperaturas de crecimiento en S. cerevisiae (26-34 oC), tanto los niveles de RNA total como los de mRNA se mantienen en homeostasis, disminuyendo marcadamente a temperaturas inferiores o superiores. Finalmente, con el aumento en la temperatura de crecimiento se observó un aumento en la tasa de traducción. En general, los resultados presentados en este trabajo proporcionan nuevos hallazgos sobre los mecanismos de regulación que las levaduras utilizan para su crecimiento a distintas temperaturas, y ayudan a entender cómo C. albicans sobrevive durante su invasión en el cuerpo humano. Candida albicans is the most prevalent human fungal pathogen. Despite being a harmless commensal organism, it is also an opportunistic fungus which can cause life-threatening infections in immunocompromised people. Although major virulence factors have been characterized, the exact mechanism of Candida pathogenesis still remains unknown. Mechanisms of adaptation under the different environments it faces during body invasion are yet poorly characterized. In this thesis, functional genomic analyses were utilized to study the global response of C. albicans to two environmental insults it faces during invasion of the human body: oxidative and hypoxic stress. Several genes were found to be involved in the adaptation to these stresses, as reflected by the up or down regulation of their mRNA and protein products. Interestingly, the expression of the genes involved in the response to oxidative stress was found to be regulated mainly at the post-transcriptional level. To explore the possible implication of non-coding RNAs in the response to these stresses, an online web application was created to enable the detection of ncRNAs which levels change under stress conditions. Two groups of 154 and 159 ncRNAs, including intergenic and antisense to ORFs, were found to be involved in the responses to hypoxia and oxidative stress respectively. To study changes in nascent transcription under these stresses, Genomic run-on (GRO), a well-established technique used for the study of the nascentome in Saccharomyces cerevisiae, was implemented for its use in C. albicans in its most up-to-date version, BioGROseq. The GRO technique was later used for the study of changes in gene expression parameters at different growth temperatures, such as RNApol II density or translation rate, using the model yeast S. cerevisiae as a tool. The results showed that RNA pol II density decreases as growth temperature increases, and that this decrease in density is compensated with an increase in RNA pol II speed to maintain mRNA homeostatic levels, compensation that is regulated at the RNA pol II initiation level. Within the optimal range of growth temperatures in S. cerevisiae (26-34 oC) both total RNA and mRNA amounts were found to be kept at homeostatic levels, decreasing markedly at temperatures above and below. Finally, an increase in translation rate was observed with the increase in growth temperatures. Overall, the results presented in this thesis provide clues into the regulatory mechanisms that yeast utilize to grow at different temperatures and contribute to the understanding of how C. albicans thrives during infection of the human body.
Databáze: OpenAIRE
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