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Metabolic adaptation via regulated enzyme degradation in the pathogenic yeast Candida albicans - 07/03/17

Doi : 10.1016/j.mycmed.2016.12.002 
S.Y. Ting a, O.A. Ishola a, M.A. Ahmed a, Y.M. Tabana a, S. Dahham a, M.T. Agha a, S.F. Musa a, R. Muhammed b, L.T.L. Than c, D. Sandai a,
a Infectomics Cluster, advanced medical and dental institute, universiti Sains Malaysia, Jln Tun Hamdan Sheikh Tahir, 13200 Bertam Penang, Malaysia 
b Regenerative medicine cluster, advanced medical and dental institute, UniversitiSains Malaysia, 13200 Bertam Penang, Malaysia 
c Department of medical microbiology and parasitology, faculty of medicine and health sciences, universiti Putra Malaysia, 43400 UPM Serdang, Selangor, Malaysia 

Corresponding author.

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Summary

The virulence of Candida albicans is dependent upon fitness attributes as well as virulence factors. These attributes include robust stress responses and metabolic flexibility. The assimilation of carbon sources is important for growth and essential for the establishment of infections by C. albicans. Previous studies showed that the C. albicans ICL1 genes, which encode the glyoxylate cycle enzymes isocitratelyase are required for growth on non-fermentable carbon sources such as lactate and oleic acid and were repressed by 2% glucose. In contrast to S. cerevsiae, the enzyme CaIcl1 was not destabilised by glucose, resulting with its metabolite remaining at high levels. Further glucose addition has caused CaIcl1 to lose its signal and mechanisms that trigger destabilization in response to glucose. Another purpose of this study was to test the stability of the Icl1 enzyme in response to the dietary sugars, fructose, and galactose. In the present study, the ICL1 mRNAs expression was quantified using Quantitative Real Time PCR, whereby the stability of protein was measured and quantified using Western blot and phosphoimager, and the replacing and cloning of ICL1 ORF by gene recombination and ubiquitin binding was conducted via co-immuno-precipitation. Following an analogous experimental approach, the analysis was repeated using S. cerevisiaeas a control. Both galactose and fructose were found to trigger the degradation of the ICL1 transcript in C. albicans. The Icl1 enzyme was stable following galactose addition but was degraded in response to fructose. C. albicans Icl1 (CaIcl1) was also subjected to fructose-accelerated degradation when expressed in Scerevisiae, indicating that, although it lacks a ubiquitination site, CaIcl1 is sensitive to fructose-accelerated protein degradation. The addition of an ubiquitination site to CaIcl1 resulted in this enzyme becoming sensitive to galactose-accelerated degradation and increases its rate of degradation in the presence of fructose. It can be concluded that ubiquitin-independent pathways of fructose-accelerated enzyme degradation exist in C. albicans.

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Résumé

La virulence de Candida albicans est dépendante des aptitudes physiques ainsi que des facteurs de virulence. Ces caractéristiques incluent de fortes réactions de stress et une flexibilité métabolique. L’assimilation des sources carboniques est importante pour la croissance et essentielle pour le développement des infections par C. albicans. Des études antérieures ont montré que les gènes de C. albicans ICL1, lesquels codent le cycle du glyoxylate des enzymes de l’acide isocitrique-lyase, sont requis pour la croissance sur les sources de carbone non-fermentable comme les acide lactique et oléique et ont été réprimés par 2 % de glucose. En contraste avec le S. cerevsiae, l’enzyme CaIcl1 a été pas déstabilisée par le glucose, causant son taux de métabolites restant à des niveaux élevés. L’ajout supplémentaire de glucose a causé au CaIcl1 la perte du signal et des mécanismes qui déclenchent la déstabilisation en réponse au glucose. Un autre objectif de cette étude était de tester la stabilité de l’enzyme Icl1 en réponse aux sucres alimentaires, au fructose et au galactose. Dans la présente étude, l’expression de ICL1 mRNAs a été quantifiée en utilisant la PCR quantitative, selon laquelle la stabilité des protéines a été mesurée et quantifiée avec le transfert de protéines (western blot) et l’imagerie par luminescence (phosphoimager) et le remplacement et le clonage de ICL1 ORF par la recombinaison du gène et l’accroche de la protéine ubiquitine qui ont été effectués par co-immunoprécipitation. En suivant une approche expérimentale similaire, l’analyse a été à nouveau réalisée en utilisant S. cerevisiae comme controle. Le galactose et le fructose se sont tous les deux révélés déclencheurs de la dégradation de ICL1 transcrit dans C. albicans. L’enzyme Icl1 est restée stable à la suite de l’ajout du galactose mais elle s’est dégradée au contact du fructose. C. albicans Icl1 (CaIcl1) a aussi été sujette à une dégradation accélérée due au fructose quand elle a été présentée à Scerevisiae, indiquant que, même s’il manque un site d’ubiquitination, CaIcl1 est sensible à la dégradation accélérée de la protéine due au fructose. L’ajout d’un site d’ubiquitination à CaIcl1 a eu pour résultat que cette enzyme est devenue sensible à la dégradation accélérée dûe au galactose et augmente son taux de dégradation en présence de fructose. Il peut être conclu que les voies métaboliques de l’ubiquitine-indépendante de la dégradation accélérée dûe au fructose existe dans le C. albicans.

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Mots clés : Candida albicans, Cycle du glyoxylate, Acide isocitrique-lyase, Adaptation, Virulence, Pathogène

Keywords : Candida albicans, Glyoxylate cycle, Isocitratelyase, Adaptation, Virulence, Pathogenicity


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