Estudo da evolução molecular de sequências de rDNA 18S aplicado à investigação de fatores de patogenicidade do filo Ascomycota

• Ano de defesa: 2008
• Autor(a) principal: Padovan, Ana Carolina Barbosa [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
• Palavras-chave em Português: Evolução molecular; Fatores de virulência; RNA ribossômico; Fungos; Candida albicans
• Link de acesso: http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/23716

O tema deste trabalho é estudar alguns fatores importantes de patogenicidade de fungos do Filo Ascomycota e sua correlação com padrões da dinâmica da expressão gênica na perspectiva da Evolução Molecular. Decidimos concentrar nossos esforços iniciais nas questões de sistemática deste grupo, uma vez que a sistemática do Filo Ascomycota, tal como inferida por métodos atuais, apresenta politomias basais, indicando portanto, controvérsias na reconstrução dos eventos de radiação evolutiva de seus principais taxa. A análise molecular descrita neste trabalho sugere a existência de dois grupos na posição basal entre os ascomicetos filamentosos: os Discomycetes e os Pyrenomycetes. Foram propostos dois cenários para os principais eventos de radiação daquele filo, o primeiro localizando os principais eventos na era Proterozóica e o segundo, na era Paleozóica. Para tanto, geramos um alinhamento de 166 seqüências da subunidade menor do gene ribossômico 18S (SSU rDNA 18S), representativas de todos os filos de Fungi e utilizamos como base para uma análise filogenética Bayesiana. A filogenia sugeriu que os Discomycetes são o grupo basal dentre os ascomicetos filamentosos e provavelmente mantém caracteres ancestrais visto que seus representantes estão espalhados entre outros grupos de fungos filamentosos. Verificamos que a taxa evolutiva de heterogeneidade do filo Ascomycota rejeita a hipótese nula de um relógio molecular global. Para datar os principais eventos da radiação deste filo, foi utilizado o método “penalized likelihood”, e para calibração, foram incluídos um fóssil de Pyrenomycete datado em 400 Ma e considerados dois diferentes cenários encontrados na literatura, um com uma data estimada de 1.576 Ma para a separação entre planta-animal-fungo e outro, com data estimada de 965 Ma para a separação entre animal-fungo. Estimativas baseadas no primeiro cenário são mais antigas do que datas propostas em estudos anteriores baseados em seqüências do rDNA 18S, mas corroboram estimativas baseadas em análises de multiproteínas, sugerindo que a radiação dos principais grupos de Ascomycota ocorreu na era Proterozóica. Durante o processo evolutivo, fatores de patogenicidade surgiram dentro do filo Ascomycota e são encontrados em fungos dos grupos Pezizomycetes, Archiascomycetes e na Ordem Saccharomycetales. Candida albicans, o patógeno humano oportunista mais frequentemente isolado, é um representante desta ordem. Sua capacidade de formar biofilmes confere propriedades importantes para processos infectivos e colonização de diversos substratos, sendo ainda muito efetiva na resistência às drogas antifúngicas. A descrição e dinâmica dos componentes moleculares da matriz do biofilme, associados com as mudanças no metabolismo celular, poderiam explicar, pelo menos em parte, as propriedades em macro escala desta importante estrutura. Utilizando espectrometria de massa identificamos a enolase como um dos principais componentes da matriz do biofilme de Candida. Ainda, a presença de enolase na superfície celular foi confirmada por imunofluorescência. Caracteristicamente, por ser uma enzima citosólica que participa da via glicolítica, a enolase não possui sinal de secreção, no entanto, verificamos que a proteína é possivelmente glicosilada e fosforilada. Análises de degradação e recaptação mostraram que a proteína é degradada a 37o C e não é recaptada pela parede celular, sugerindo que exista uma via de secreção não-clássica por onde a enolase possa ser secretada para o biofilme e para a superfície celular sem ser degradada no meio externo. A expressão da enolase (ENO1) e das enzimas da via glicolítica como a hexoquinase, piruvatoquinase e aldolase (HXK1, HXK2, PYK1 e FBA1) de 14 diferentes linhagens de C. albicans que foram cultivadas em condições de crescimento como biofilme, microaerofilia, hifas e leveduras, não mostraram variação significativa, sugerindo que a condição de crescimento não afeta a expressão desses genes nas diferentes linhagens analisadas. Os genes ALS3 e HWP1 codificadores de adesinas tiveram a expressão diminuída em pelo menos 4 vezes em resposta a diminuição da expressão dos genes TEC1 e BCR1 que controlam a formação biofilme. Este tipo de regulação sugere que mecanismos de “feedforward” possam estar presentes nesta rede regulatória. A principal adesina da parede celular das hifas é Hwp1p, necessária para a formação apropriada de hifas e virulência em candidíase sistêmica. Nós descrevemos um novo alelo de HWP1 (HWP1-2), que não possui três importantes regiões, em comparação com o alelo descrito anteriormente (HWP1-1). As regiões 1 e 2 consistem de 10 aminoácidos repetidos em seqüência, importantes para a conformação funcional de cadeias peptídicas e a adesão das células de C. albicans ao epitélio de mamíferos. A região 3 é composta de 34 aminoácidos que promovem a ligação cruzada com outras proteínas na superfície de C. albicans. As linhagens homozigota para HWP1-2 (L757) e heterozigota (L296) têm níveis significativamente mais baixos na expressão de HWP1 durante a formação de hifas e biofilme, em comparação com a linhagem SC5314 (homozigota para HWP1-1). L757 teve crescimento na forma de hifa reduzido (40,4%) e diminuída a formação de biofilme (90,8%), sugerindo que a Hwp1-2p é menos eficiente para manter a adesão célula-célula e célula-superfície durante a formação do biofilme. Em conjunto nossos resultados mostram que as propriedades patogênicas de fungos não podem ser seriamente estudadas sem uma sólida base em sistemática molecular apoiada, por sua vez, nos métodos explicitamente quantitativos das áreas de Estatística, Teoria de Sistemas Dinâmicos e algoritmos computacionais.