Hog1

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13539 (2023) Citare questo articolo

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Il Trichosporon asahii è un fungo patogeno opportunistico che causa infezioni gravi e talvolta fatali nei pazienti immunocompromessi. Hog1, una proteina chinasi attivata dal mitogeno, regola la resistenza allo stress di alcuni funghi patogeni, tuttavia il suo ruolo in T. asahii non è stato studiato. Qui, abbiamo dimostrato che il mutante di T. asahii carente del gene hog1 è sensibile alle alte temperature, allo stress della membrana cellulare, allo stress ossidativo e ai farmaci antifungini. La crescita del mutante di T. asahii carente del gene hog1 è stata ritardata a 40 ° C. Il mutante di T. asahii carente del gene hog1 ha mostrato anche sensibilità al sodio dodecil solfato, al perossido di idrogeno, al menadione, al metil metansolfonato, all'esposizione ai raggi UV e ai farmaci antifungini come l'amfotericina B in una condizione ricca di glucosio. In una condizione di restrizione del glucosio, il mutante carente del gene hog1 ha mostrato sensibilità a NaCl e KCl. La virulenza del mutante carente del gene hog1 contro i bachi da seta è stata attenuata. Inoltre, la vitalità del mutante carente del gene hog1 è diminuita nell'emolinfa del baco da seta. Questi fenotipi sono stati ripristinati reintroducendo il gene hog1 nel mutante carente di gene. I nostri risultati suggeriscono che Hog1 svolge un ruolo fondamentale nella regolazione delle risposte allo stress cellulare in T. asahii.

Il fungo patogeno Trichosporon asahii è un lievito basidiomicete spesso isolato dal suolo, dal sangue umano, dall'espettorato, dalla pelle, dalle feci e dalle urine1,2,3,4,5,6. T. asahii provoca gravi infezioni fungine nei pazienti immunocompromessi7,8 e il tasso di mortalità delle micosi profonde causate da T. asahii è superiore a quello delle infezioni causate da Candida albicans, un altro fungo patogeno (80% contro 40%)9. La micafungin, un farmaco antifungino a base di echinocandina, è usato per trattare pazienti con sospette infezioni fungine. Se le infezioni sono causate da T. asahii, si sviluppano infezioni gravi perché T. asahii è tollerante a micafungin10,11. Dai pazienti sono stati isolati anche ceppi di T. asahii resistenti all'amfotericina B e agli azoli12,13. Pertanto, le infezioni causate da T. asahii sono problematiche in ambito clinico8.

La via di segnalazione mediata da Hog1 è coinvolta nella resistenza dei funghi a diversi tipi di fattori di stress14,15,16. La proteina Hog1, una proteina chinasi attivata dal mitogeno (MAPK), trasloca dal citoplasma al nucleo in risposta allo stress ambientale e agisce in combinazione con molteplici fattori di trascrizione per regolare l'espressione di geni correlati alla resistenza allo stress15,16. La resistenza allo stress mediata da Hog1 e la regolazione genetica influenzano anche la virulenza del fungo patogeno Cryptococcus neoformans17,18,19. La proteina Hog1 è coinvolta anche nella patogenicità di C. albicans per l'ospite, aumentandone la resistenza a vari fattori di stress e controllando il cambiamento morfologico dal lievito al micelio20,21,22,23,24. Inoltre, i sistemi di risposta allo stress sono legati ai cambiamenti morfologici in C. albicans25,26,27,28. Tuttavia, il ruolo di Hog1 nella tolleranza allo stress e nella virulenza di T. asahii rimane sconosciuto.

Per chiarire i meccanismi molecolari alla base della virulenza di T. asahii, sono stati stabiliti un modello di infezione del baco da seta e un metodo per costruire un mutante di T. asahii carente di gene29,30. L'uso di un modello di baco da seta invertebrato per esperimenti di infezione è altamente vantaggioso perché i bachi da seta sono meno costosi da allevare in grandi numeri e meno problemi etici sono associati al loro utilizzo31,32. La virulenza degli isolati clinici di T. asahii può essere valutata quantitativamente calcolando la metà della dose letale massima (LD50), che è la dose di un agente patogeno necessaria per uccidere la metà degli animali in un gruppo29. È stato sviluppato un efficiente sistema di targeting genetico per generare mutanti carenti di geni di T. asahii30,33. I mutanti di T. asahii carenti di geni della calcineurina, una fosfatasi attivata dalla calcio-calmodulina, mostrano una diminuzione della virulenza contro i bachi da seta34. Questi risultati dimostrano che un sistema di valutazione comprendente un modello di infezione del baco da seta e un sistema di manipolazione genetica è utile per chiarire i meccanismi molecolari dell'infezione da T. asahii.