Описание медиаторов экологического стресса у видов рода Candida

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Успешное распространение микромицетов рода Candida в различных нишах хозяина обусловлено их способностью избегать стресс, вызванный иммунной системой хозяина и другими факторами, направленными на блокирование процессов жизнедеятельности у этих грибов. Сбор, систематизация и интерпретирование полученных знаний о множественных регуляторных путях, контролирующих метаболизм в клетке, позволили по-иному взглянуть на процессы адаптации патогенных организмов к изменяющимся условиям среды. Этот обзор литературы посвящен изучению цинк-кластерных активаторов транскрипции ТAC1 (Тranscriptional activator of CDR) и MRR1 (Мultidrug resistance regulator), регулирующих сверхэкспрессию генов-мишеней, работа которых направлена на обеспечение резистентных свойств у видов рода Candida по отношению к триазольному антимикотическому препарату флуконазолу. Медиатор экологического стресса — это понятие, которое характеризует плейотропный транскрипционный фактор как структуру, способную воспринимать влияние одного экологического фактора и трансформировать его в процесс повышения резистентности к лекарственному препарату у изучаемых микромицетов за счет стимулирования работы мембраносвязанных транспортеров. Точковые мутации в генах или изменение количества копий генов, ответственных за отток лекарств из клетки патогена, также повышают адаптивные возможности у грибов к антифугальному препарату, что в дальнейшем может давать селективное преимущество внутри популяции при определенных неблагоприятных условиях среды. Наличие генов-ортологов у представителей рода Candida объясняет сходные векторы развития механизмов резистентности к лекарственным препаратам. В статье приведено схематическое изображение механизма формирования адаптивного ответа у грибов рода Candida с помощью медиаторов экологического стресса к антимикотику флуконазолу, основанного на работе эффлюксных белков АТФ-связывающих кассет (ATP-binding cassette) и суперсемейства основных фасилитаторов (Major-Facilitator superfamily). Изложенные положения, характеризующие работу активаторов транскрипции в качестве медиаторов экологического стресса, информируют о том, что один транскрипционный фактор может повышать экспрессию нескольких генов; один ген может активироваться несколькими факторами транскрипции; активацию описываемых в статье факторов транскрипции запускают окислительный и осмотический стресс; комбинаторный стресс может блокировать работу медиаторов экологического стресса. Зная генетический фон патогенных штаммов, можно моделировать комбинационный стресс, который будет оказывать негативное влияние на процессы жизнедеятельности микромицетов. Например, эффективность используемых антимикотиков в терапевтической практике можно повышать благодаря применению химиосенсибилизирующих агентов.

Об авторах

Ольга Викторовна Еноктаева

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: pechkanova@mail.ru

старший преподаватель кафедры биологии, ассистент кафедры микробиологии

Россия, г. Тюмень

Список литературы

  1. Воропаев А.Д., Екатеринчев Д.А., Урбан Ю.Н., Зверев В.В., Несвижский Ю.В., Воропаева Е.А., Лиханская Е.И., Афанасьев М.С., Афанасьев, С. С. Экспрессия CDR1, CDR2, MDR1 и ERG11 у устойчивых к азолам штаммов Сandida albicans, выделенных от ВИЧ-инфицированных пациентов в городе Москве // Инфекция и иммунитет. 2022. Т. 12, № 5. С. 929–937. [Voropaev A.D., Ekaterinchev D.A., Urban Yu. N., Zverev V.V., Nesvizhsky Yu. V., Voropaeva E.A., Likhanskaya E.I., Afanasyev M.S., Afanasyev S. S. Expression of CDR1, CDR2, MDR1 and ERG11 in azole-resistant Candida albicans strains isolated from HIV-infected patients in Moscow. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, vol. 12, no. 5, pp. 929–937. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-CCM-1931
  2. Еноктаева О.В., Николенко М.В., Трушников Д.Ю., Барышникова Н.В., Соловьева С. В. Механизм формирования биопленок грибов рода Candida при кандидозной инфекции // Проблемы медицинской микологии. 2021. Т. 23, № 4. С. 3–8. [Enoktaeva O.V., Nikolenko M.V., Trushnikov D.Yu., Baryshnikova N.V., Solovieva S.V. Formation’s fungi’s biofilms mechanism of the genus Candida in candidous infection. Problemy meditsinskoi mikologii = Problems of Medical Mycology, 2021, vol. 23, no. 4, pp. 3–8. (In Russ.)] doi: 10.24412/1999-6780-2021-4-3-8
  3. Еноктаева О.В., Николенко М.В., Казакова А.В., Показаньева Л.Е., Давыдкина Н. С. Классификация механизмов резистентности грибов рода Candida по отношению к флуконазолу (обзор литературы) // Проблемы медицинской микологии. 2022. Т. 24, № 4. С. 4–9. [Enoktaeva O.V., Nikolenko M.V., Kazakova A.V., Pokazan’eva L.E., Davidkina N.C. Classification of resistance mechanisms of Candida fungi to fluconazole (literature review). Problemy meditsinskoi mikologii = Problems of Medical Mycology, 2022, vol. 24, no. 4, pp. 4–9. (In Russ.)] doi: 10.24412/1999-6780-2022-4-4-9
  4. Лисовская С.А., Исаева Г.Ш., Николаева И.В., Гусева С.Е., Гайнатуллина Л.Р., Чумарев Н. С. Частота колонизации ротоглотки и резистентность к азолам грибов Candida spp., выделенных у реанимационных пациентов с COVID-19 // Инфекция и иммунитет. 2023. Т. 13, № 2. С. 351–358. [Lisovskaya S.A., Isaeva G. Sh., Nikolaeva I.V., Guseva S.E., Gainatullina L.R., Chumarev N. S. Frequency of colonization of the oropharynx and resistance to azoles of Candida spp. fungi isolated from intensive care patients patients with COVID-19. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2023, vol. 13, no. 2, pp. 351–358. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-CAA-2059
  5. Arastehfar A., Daneshnia F., Hafez A., Khodavaisy S., Najafzadeh M.J., Charsizadeh A., Zarrinfar H., Salehi М., Shahrabadi Z.Z., Sasani Е., Zomorodian К., Pan W., Hagen F., Ilkit М., Kostrzewa М., Boekhout T. Antifungal susceptibility, genotyping, resistance mechanism, and clinical profile of Candida tropicalis blood isolates. Medical Mycology, 2020, vol. 58, no. 6, pp. 766–773. doi: 10.1093/mmy/myz124
  6. Bhattacharya S., Sae-Tia S., Fries B. C. Candidiasis and mechanisms of antifungal resistance. Antibiotics, 2020, vol. 9, no. 6: 312. doi: 10.3390/antibiotics9060312
  7. Biermann A.R., Demers E.G., Hogan D. A. Mrr1 regulation of methylglyoxal catabolism and methylglyoxal-induced fluconazole resistance in Candida lusitaniae. Mol. Microbiol., 2021, vol. 115, no. 1, pp. 116–130. doi: 10.1111/mmi.14604
  8. Biermann A.R., Hogan, D. A. Transcriptional response of Candida auris to the Mrr1 inducers methylglyoxal and benomyl. mSphere, 2022, vol. 7, no. 3: e00124-22. doi: 10.1128/msphere.00124-22
  9. Borgeat V., Brandalise D., Grenouillet F., Sanglard D. Participation of the ABC Transporter CDR1 in Azole Resistance of Candida lusitaniae. J. Fungi, 2021, vol. 7, no. 9: 760. doi: 10.3390/jof7090760
  10. Cavalheiro M., Pais P., Galocha M., Teixeira M. C. Host-pathogen interactions mediated by MDR transporters in fungi: as pleiotropic as it gets! Genes, 2018, vol. 9, no. 7: 332. doi: 10.3390/genes9070332
  11. Correia I., Prieto D., Román E., Wilson D., Hube B., Alonso-Monge R., Pla J. Cooperative Role of MAPK Pathways in the Interaction of Candida albicans with the Host Epithelium. Microorganisms, 2019, vol. 8, no. 1: 48. doi: 10.3390/microorganisms8010048
  12. Da Silva Dantas A., Day A., Ikeh M., Kos I., Achan B., Quinn J. Oxidative stress responses in the human fungal pathogen, Candida albicans. Biomolecules, 2015, vol. 5, no. 1, pp. 142–165. doi: 10.3390/biom5010142
  13. Doorley L.A., Rybak J.M., Berkow E.L., Zhang Q., Morschhäuser J., Rogers P.D. Candida parapsilosis Mdr1B and Cdr1B are drivers of Mrr1-mediated clinical fluconazole resistance. Antimicrob. Agents Chemother., 2022, vol. 66. no. 7: e00289-22. doi: 10.1128/aac.00289-22
  14. Eldesouky H.E., Salama E.A., Li X., Hazbun T.R., Mayhoub A.S., Seleem M.N. Repurposing approach identifies pitavastatin as a potent azole chemosensitizing agent effective against azole-resistant Candida species. Sci. Rep., 2020, vol. 10, no. 1: 7525. doi: 10.1038/s41598-020-64571-7
  15. Fourie R., Kuloyo O.O., Mochochoko B.M., Albertyn J., Pohl C.H. Iron at the centre of Candida albicans interactions. Front. Cell Infect. Microbiol., 2018, no. 8: 185. doi: 10.3389/fcimb.2018.00185
  16. Franconi I., Rizzato C., Poma N., Tavanti A., Lupetti A. Candida parapsilosis sensu stricto antifungal resistance mechanisms and associated epidemiology. J. Fungi (Basel), 2023, vol. 9, no. 8: 798. doi: 10.3390/jof9080798
  17. Hampe I.A.I., Friedman J., Edgerton M., Morschhäuser J. An acquired mechanism of antifungal drug resistance simultaneously enables Candida albicans to escape from intrinsic host defenses. PLoS Pathog., 2017, vol. 13, no. 9: e1006655. doi: 10.1371/journal.ppat.1006655
  18. Jia C., Zhang K., Yu Q., Zhang B., Xiao C., Dong Y., Chen Y., Zhang B., Xing L., Li M. Tfp1 is required for ion homeostasis, fluconazole resistance and N-acetylglucosamine utilization in Candida albicans. Biochim. Biophys. Acta, 2015, vol.1853, no. 10, Pt A, pp. 2731–2744. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.08.005
  19. Kaloriti D., Jacobsen M., Yin Z., Patterson M., Tillmann A., Smith D.A., Cook Е., Brown A.J. Mechanisms underlying the exquisite sensitivity of Candida albicans to combinatorial cationic and oxidative stress that enhances the potent fungicidal activity of phagocytes. mBio, 2014, vol. 5, no. 4: e01334-14. doi: 10.1128/mBio.01334-14
  20. Lee Y., Puumala E., Robbins N., Cowen L.E. Antifungal drug resistance: molecular mechanisms in Candida albicans and beyond. Chem. Rev., 2020, vol. 121, no. 6, pp. 3390–3411. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00199
  21. Li J., Coste A.T., Liechti M., Bachmann D., Sanglard D., Lamoth F. Novel ERG11 and TAC1b mutations associated with azole resistance in Candida auris. Antimicrob. Agents Chemother., 2023, vol. 65, no. 5: e02663-20. doi: 10.1128/AAC.02663-20
  22. Liu Z., Rossi J.M., Myers L.C. Candida albicans Zn cluster transcription factors Tac1 and Znc1 are activated by farnesol to upregulate a transcriptional program including the multidrug efflux pump CDR1. Antimicrob. Agents Chemother., 2018, vol. 62, no. 11: e00968-18. doi: 10.1128/AAC.00968-18
  23. Pais P., Galocha M., Califórnia R., Viana R., Ola M., Okamoto M., Chibana H., Butler G., Teixeira M.C. Characterization of the Candida glabrata transcription factor CgMar1: role in azole susceptibility. J. Fungi (Basel), 2022, vol. 8, no. 1: 61. doi: 10.3390/jof8010061
  24. Prasad R., Rawal M.K., Shah A.H. Candida efflux ATPases and antiporters in clinical drug resistance. Adv. Exp. Med. Biol., 2016, vol. 892, pp. 351–376. doi: 10.1007/978-3-319-25304-6_15
  25. Puri S., Edgerton M. How does it kill?: understanding the candidacidal mechanism of salivary histatin 5. Eukaryot Cell, 2014, vol. 13, no. 8, pp. 958–964. doi: 10.1128/EC.00095-14
  26. Rodriguez D.L., Quail M.M., Hernday A.D., Nobile C.J. Transcriptional Circuits Regulating Developmental Processes in Candida albicans. Front. Cell. Infect. Microbiol., 2020, no. 10: 605711. doi: 10.3389/fcimb.2020.605711
  27. Román E., Correia I., Prieto D., Alonso R., Pla J. The HOG MAPK pathway in Candida albicans: more than an osmosensing pathway. Int. Microbiol., 2020, vol. 23, no. 1, pp. 23–29. doi: 10.1007/s10123-019-00069-1
  28. Rybak J.M., Muñoz J.F., Barker K.S., Parker J.E., Esquivel B.D., Berkow E.L., Lockhart S.R., Gade L., Palmer G.E., White T.C., Kelly S.L., Cuomo C.A., Rogers P.D. Mutations in TAC1B: a novel genetic determinant of clinical fluconazole resistance in Candida auris. mBio, 2020, vol. 11, no. 3: e00365-20. doi: 10.1128/mBio.00365-20
  29. Wasi M., Khandelwal N.K., Moorhouse A.J., Nair R., Vishwakarma P., Bravo Ruiz G., Ross Z.K., Lorenz A., Rudramurthy S.M., Chakrabarti A., Lynn A.M., Mondal A.K., Gow N.A.R., Prasad R. ABC transporter genes show upregulated expression in drug-resistant clinical isolates of Candida auris: a genome-wide characterization of ATP-binding cassette (ABC) transporter genes. Front. Microbiol., 2019, no. 10: 1445. doi: 10.3389/fmicb.2019.01445
  30. Yang D.L., Hu Y.L., Yin Z.X., Zeng G.S., Li D., Zhang Y.Q., Xu Z.H., Guan X.M., Weng L.X., Wang L.H. Cis-2-dodecenoic Acid mediates its synergistic effect with triazoles by interfering with efflux pumps in fluconazole-resistant Candida albicans. Biomed. Environ. Sci., 2019, vol. 32, no. 3, pp. 199–209. doi: 10.3967/bes2019.027
  31. Zambom C.R., da Fonseca F.H., Crusca E Jr, da Silva P.B., Pavan F.R., Chorilli M., Garrido S.S. A novel antifungal system with potential for prolonged delivery of histatin 5 to limit growth of Candida albicans. Front. Microbiol., 2019, no. 10: 1667. doi: 10.3389/fmicb.2019.01667
  32. Zoppo M., Poma N., Di Luca M., Bottai D., Tavanti A. Genetic manipulation as a tool to unravel Candida parapsilosis species complex virulence and drug resistance: state of the art. J. Fungi (Basel), 2021, vol. 7, no. 6: 459. doi: 10.3390/jof7060459

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Схематическое изображение механизма формирования адаптивного ответа грибов рода Candida с помощью МЭС к антимикотику флуконазолу. Примечание. * — Формирование адаптивного ответа на действие экологического фактора с использованием MAPK и дальнейшей активации фактора транскрипции; ** — активация фактора транскрипции, приводящая к нарушению накопления лекарств внутри клетки грибов в результате усиления экспрессии мембраносвязанных транспортеров, действующих как насосы для оттока антимикотика.

Скачать (218KB)
Метаданные

© Еноктаева О.В., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».