Desacetilación de histonas en candida albicans. Análisis de su función en regulación de la expresión génica y morfogénesis

Resumen

La plasticidad morfológica de Candida albicans es un factor de virulencia clave de este patógeno fúngico, capaz de crecer como levaduras, hifas, pseudohifas o clamidosporas. El estudio de la transición levadura-hifa posee además interés por constituir un modelo de diferenciación celular. Nuestro trabajo se ha centrado en establecer si los procesos de desacetilación de histonas juegan un papel en la regulación de la transcripción durante la transición dimórfica de C. albicans. Se ha caracterizado el gen CaHDA1 de la cepa SC5314 de C. albicans, que codifica la proteína homóloga a la histona desacetilasa 1 de S. cerevisiae y se ha demostrado que su deleción causa alteraciones morfogenéticas. En medios sólidos la cepa NDH4 (Cahda1) muestra severos defectos de miceliación, en medios líquidos muestra mayor dificultad que la silvestre para mantener el crecimiento filamentoso después de periodos de incubación prolongados, además la cepa delecionada presenta defectos en la producción de clamidosporas y alteraciones en el procesamiento de glicoproteínas. La deleción del gen CaSIN3 en la cepa Cahda1 indica que estas proteínas probablemente actúan en complejos diferentes dado que el doble mutante Cahda1Casin3 reúne los defectos más acusados de ambos mutantes sencillos. Se ha comparado el transcriptoma del mutante Casin3 con el de la cepa parental en fase exponencial de crecimiento y a tres tiempos durante la formación de hifas en medio Lee a 37ºC (15', 1 h y 3 h). Se ha comprobado que en fase exponencial de crecimiento a 28ºC, en la cepa delecionada se encuentra alterada la expresión de 217 genes, considerando un factor de variación >_ 1.5 veces. Entre estos genes, aparecen sobreexpresados 8 activadores transcripcionales de la familia CTA2 y un número significativo de genes implicados en la respuesta a estrés oxidativo y organización del citoesqueleto. Durante la transición dimórfica, aparece alterada la expresión de 514 genes. La principal categoría asociada a sobreexpresión es metabolismo de aminoácidos. Se ha detectado la subexpresión secuencial de genes relacionados con filamentación, en primer lugar genes que codifican factores transcripcionales y proteínas reguladoras de la polaridad, y a continuación genes que codifican proteínas estructurales de las hifas. Dada la desregulación de factores transcripcionales relacionados con morfogénesis como ScGcn4p, ScSko1p, ScHac1p y ScRox1p la proteína CaSin3p podría ser un regulador global de los mecanismos que conducen a la formación de hifas. La comparación del perfil transcripcional completo del mutante sencillo Cahda1 con el de la cepa parental indica que en fase exponencial a 28ºC la deleción de CaHDA1 altera la expresión de un número reducido de genes, entre ellos varios relacionados con la pared celular. Durante la transición dimórfica, la deleción de CaHDA1 afecta a 227 genes, la mayoría de ellos aparecen expresados diferencialmente a los 15 minutos, después las diferencias se atenúan. Entre los genes sobreexpresados se encuentran principalmente genes relacionados con transporte de azucares y diferentes rutas de obtención de energía, además de varios genes que codifican histonas. Así mismo, se detectó la subexpresión de genes relacionados con polaridad, crecimiento filamentoso, metabolismo de RNA y biogénesis de ribosomas. Una gran parte de los genes sobreexpresados en el mutante nulo Cahda1 durante la transición dimórfica, contienen el sitio de unión al represor CaMig1p, permitiendo sugerir que CaHda1p y CaMig1p podrían formar parte de un complejo represor de la transcripción de genes implicados en transporte de azúcares y obtención de energía. La comparación de los transcriptomas de los mutantes Casin3 y Cahda1 indica que ambas proteínas pueden actuar en complejos diferentes dada la ausencia de correlación significativa entre los grupos de genes desregulados en ambos mutantes. Sin embargo, al inicio de la transición se detectó la sobreexpresión en ambas cepas de los genes que codifican la mayor parte de las enzimas glicolíticas y la subexpresión de diversos genes asociados a crecimiento filamentoso y secreción. El análisis de los datos correspondientes a la cepa CAI4 reveló la activación transcripcional al inicio de la transición dimórfica de los genes que codifican los represores transcripcionales CaSko1p, CaHac1p y CaRox1p (CaRfg1p).