Strategien des Wirtszellaustritts von Candida albicans und Candida glabrata aus Makrophagen

• Antragsteller: Dr. Sascha Brunke; Professor Dr. Bernhard Hube
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446404928

Die zwei medizinisch relevantesten Candida-Arten C. albicans und C. glabrata verursachen Infektionen, die normalerweise von Phagozyten begrenzt werden. Allerdings haben beide Spezies konvergent Strategien entwickelt, mit denen sie Makrophagen entkommen: C. albicans bildet Hyphen und tötet Wirtszellen binnen Stunden nach der Phagozytose. C. glabrata hingegen repliziert intrazellulär ausschließlich in der Hefeform und entkommt erst nach einigen Tagen. Zudem löst C. albicans eine starke Entzündungsreaktion aus, während C. glabrata kaum Immunaktivierung induziert. Ergebnisse der ersten Förderperiode führten uns zu einem Modell mit zwei distinkten Phasen des Wirtszellaustritts von C. albicans: In einer frühen, kurzen phagosomalen Phase wird durch einen spezifischen Auslöser Hyphenbildung induziert. Filamente bleiben die alleinige intrazelluläre Wuchsform. Eine späte cytosolische Phase wird nach dem Schädigen und Verlassen des Phagosoms durch den Zugang zu cytosolischen Nährstoffen und einem pyroptotischen und nicht-pyroptotischen Wirtszelltod definiert. Im Gegensatz dazu ist die phagosomale Phase von filamentdefekten C. albicans Zellen und von C. glabrata länger. Fitness- und Persistenzfaktoren sowie intrazelluläre Vorräte an Biotin und anderen Nährstoffen ermöglichen das Überleben und die Vermehrung von C. glabrata. Eine damit einhergehende Persistenzphase von C. glabrata unterstützt die "Trojanisches Pferd"-Hypothese, nach der C. glabrata Makrophagen nutzen kann, um dem Immunsystem zu entgehen. Der genaue Wirtsaustrittsmechanismus ist weiterhin unklar, aber wir konnten jetzt Proteinkinasen als zentrale Elemente für den Austritt identifizieren. Diese verfeinerten Modelle − auf Grundlage von Daten aus der ersten Förderperiode − sind die Basis für unsere weiteren geplanten Arbeiten: Wir setzen unser Projekt fort, indem wir (a) den oder die bislang unbekannten Auslöser der C. albicans-Hyphenbildung in Makrophagen bestimmen, (b) die intrazelluläre Nährstoffmobilisierung von Candida-Zellen untersuchen und (c) Pilz- und Wirtsfaktoren identifizieren, die intraphagosomales Wachstum, Phagosomen- und Wirtszellschädigung, und schließlich Wirtszelltod und -austritt erlauben. Wir werden verschiedene bei uns etablierte Methoden verwenden, darunter in vitro-Infektionen von primären humanen Makrophagen und Zelllinien, Mikroskopie, Transkriptionsprofile und molekularbiologische Ansätze zur Mutantenherstellung und zum Screening existierender großer Mutantenbibliotheken. Mit unseren nationalen und internationalen Partnern werden wir Phänotypscreening- und zellbiologische Ansätze verfolgen. In Fortsetzung unserer erfolgreichen Zusammenarbeit mit Mitgliedern des SPP 2225 werden wir die Mechanismen des programmierten Wirtszelltod weiter untersuchen und unsere Daten mit Ergebnissen bei anderen Organismen, die im SPP 2225 untersucht werden, vergleichen. So werden wir im SPP 2225-Verbund konservierte und pilzspezifische Mechanismen des Makrophagenaustritts identifizieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2225: Wirtszellaustritt intrazellulärer Pathogene