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Bibliographic Metadata

Title
Virulence and drug resistance factors of Candida glabrata / submitted by DI Fabian Istel, BSc
AuthorIstel, Fabian
CensorKuchler, Karl
PublishedWien, 2016
Descriptiongetrennte Zählung : Illustrationen$$aIllustrationen, Diagramma, Karten
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Virulenzfaktoren / Resistenzfaktoren / Mykose / Pilzinfektion / Candida
Keywords (EN)Virulence factors / Resistance factors / Mycosis / Fungal infection / Candida
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-7210 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Virulence and drug resistance factors of Candida glabrata [8.22 mb]
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Abstract (German)

Candida glabrata (C. glabrata) wurde erstmals als kommensaler Keim in der menschlichen Darmflora beschrieben. Allerdings zeigte sich bald, dass dieser Keim auch invasive Pilzinfektionen in immunsupprimierten Patienten auslösen kann. Die meisten dieser Infektionen werden durch Candida albicans (C. albicans) ausgelöst, allerdings hat die Häufigkeit von anderen Candida Stämmen als Verursacher stark zugenommen. Etwa 20 - 30 % der invasiven Candida Infektionen werden heutzutage durch C. glabrata ausgelöst. Ein Grund dafür ist mit hoher Wahrscheinlichkeit die weit verbreitete Nutzung von Azolen in der antifungalen Prophylaxe. C. glabrata ist inherent tolerant gegenüber azol-basierten Wirkstoffen. Weiters kann C. glabrata Resistenzen gegenüber Echinocandin entwickeln, ausgelöst durch spezifische Mutationen in Resistenzgenen. Gleichzeitig ist nur wenig über die Virulenzfaktoren von C. glabrata bekannt. C. albicans kann Proteinase sekretieren und Hyphen bilden um durch Epithelialbarrieren im menschlichen Wirten zu dringen. Diese beiden Mechanismen konnten allerdings noch nie in C. glabrata beobachtet werden. Um die Virulenz- und Resistenzmechanismen von C. glabrata besser zu verstehen, wurde begonnen eine genomweite Deletionsmutantensammlung zu errichten. Diese Sammlung wurde 2014 von Schwarzmüller et al. publiziert und sollte nun im Rahmen dieser Dissertation erweitert werden. Dazu wurde mehr als 90 neue Deletionsmutanten geschaffen und verifiziert. Zusätzlich wurden die erweiterte Stammsammlung einer genauen phenotypischen Analyse unterzogen. Die dabei verwendete Methode basierte auf Flüssigmedium und wurde während dieser Dissertation entwickelt. Die Vorteile der neuen Methode sind eine höhere Sensitivität, sowie ein geringerer Verbauch an Wirkstoffen im Vergleich zu Methoden die Agarmedium nutzen. Dadurch konnte nicht nur die Ergebnisse von Schwarzmüller et al. bestätigt werden, sondern mehr als 80 neue Phenotypen wurden entdeckt. Etwa 20 davon betreffen die antifungale Resistenz von C. glabrata gegenüber Azolen und Echinocandinen. Zudem wurden alle Resultate mittels einem adaptierten EUCAST Protokoll verifiziert. Das zweite Ziel dieser Arbeit war es die Rolle der Ypk1 Kinase in C. glabrata zu untersuchen. Mit Hilfe der Experimente dieser Dissertation konnte gezeigt werden, dass Ypk1 Teil eines neuen Signalweges ist der eine große Rolle in der antifungalen Toleranz von C. glabrata spielt. Diese Rolle wurde zudem mit Hilfe von klinischen Isolaten von C. glabrata bestätigt. Weiters zeigt diese Dissertation, dass der Ypk1 Signalweg mit zwei bekannten MAP kinase Signalwegen zusammenhängt. Interessanterweise erzeugt eine Deletion von YPK1 ähnliche Stressreaktionen wie die Exposition von C. glabrata gegenüber caspofungin. Zuletzt wurde auch RNA von verschieden C. glabrata Stämmen isoliert und sequenziert. Dadurch wurden mögliche „Targets“ des Ypk1 Signalweges identifiziert.

Abstract (English)

Candida glabrata (C. glabrata) was first described as a commensal of the human gut flora. However, soon afterwards it was shown to cause invasive fungal infections in the immunocompromised host. While most invasive Candida infections are still caused by Candida albicans (C. albicans), the incidence of invasive Candida infections by non-albicans strains has been on the rise. About 20 - 30 % of these infections are nowadays caused by C. glabrata. One cause for this shift is likely the widespread use of azole-based antifungals in prophylaxis. Furthermore, there have been several reports of echinocandin-resistant C. glabrata strains due to mutations in cell wall-related genes. At the same time, the virulence factors of C. glabrata remain enigmatic. In order to elucidate the underlying mechanism of C. glabrata virulence and drug resistance, a genome-scale collection of gene deletion mutants was published by Schwarzmüller et al. in 2014. The first aim of this thesis was to expand this collection of gene deletion mutants. To do so, more than 90 new gene deletion mutants were constructed. In addition, the combined C. glabrata deletion mutant collection of published and new strains was subjected to a novel liquid screening method. This approach was developed during this thesis and offers a higher sensitivity compared to a solid media screening. At the same time it significantly decreases the amount of screening drugs required. This allowed not only to verify the published results but to identify more than 80 new phenotypes. Importantly, about 20 of these new phenotypes concern antifungal drug resistance against echinocandins and azoles. In addition, all the results were verified by an adapted version of the EUCAST protocol. The second aim of this thesis was to elucidate the role of the Ypk1 kinase in C. glabrata. This thesis shows that Ypk1 is part of a network of kinases implied in the antifungal tolerance of C. glabrata. Importantly, this has been verified in clinical isolates. Furthermore, this thesis presents evidence that the newly identified network is connected to two known signaling pathways including the MAP kinases Slt2 and Kss1. Interestingly, the deletion of YPK1 causes changes and stress responses similar to caspofungin treatment in C. glabrata. Lastly, RNA sequencing identified several putative downstream targets of this new Ypk-mediated network. In summary, this thesis expands the knowledge on the mechanisms underlying C. glabrata drug resistance and virulence. At the same time, it establishes several tools that will greatly help future research on C. glabrata. This is also supported by the number of publications and side projects that involved strains and methods from this thesis.

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