Austin Mottola

• The fungus Candida albicans is a typical member of the human microbiota, where it usually behaves as a commensal. It can also become pathogenic; often causing minor superficial infections in healthy people, but also potentially fatal invasive systemic infections in immunocompromised people. Unfortunately, there is only a fairly limited set of antifungal drugs, and evolution of drug resistance threatens their efficacy. Greater understanding of the mechanisms that C. albicans uses to survive in and infect the host can uncover candidate targetsThe fungus Candida albicans is a typical member of the human microbiota, where it usually behaves as a commensal. It can also become pathogenic; often causing minor superficial infections in healthy people, but also potentially fatal invasive systemic infections in immunocompromised people. Unfortunately, there is only a fairly limited set of antifungal drugs, and evolution of drug resistance threatens their efficacy. Greater understanding of the mechanisms that C. albicans uses to survive in and infect the host can uncover candidate targets for novel antifungals. Protein kinases are central to a vast array of signalling pathways which govern practically all aspects of life, and furthermore are relatively straightforward to design drugs against. As such, investigation and characterization of protein kinases in C. albicans as well as their target proteins and the pathways they govern are important targets for research. AMP-activated kinases are well conserved proteins which respond to energy stress; they are represented in yeasts by the heterotrimeric SNF1 complex, which responds primarily to the absence of glucose. In this work, the SNF1 pathway was investigated with two primary goals: identify novel targets of this protein kinase and elucidate why SNF1 is essential. Two approaches were used to identify novel targets of SNF1. In one, suppressor mutants were evolved from a strain in which SNF1 activity is reduced, which exhibits defects in carbon source utilization and cell wall integrity. This revealed a suppressor mutation within SNF1 itself, coding for the catalytic subunit of the complex – SNF1Δ311-316. The second approach screened a library of artificially activated zinc cluster transcription factors, identifying Czf1 as one such transcription factor which, upon artificial activation, restored resistance to cell wall stress in a mutant of the SNF1 pathway. Finally, a, inducible gene deletion system revealed that SNF1 is not an essential gene.…
• Der Pilz Candida albicans ist ein typisches Mitglied der menschlichen Mikrobiota, wo er sich normalerweise als Kommensale verhält. Als fakultativ pathogener Erreger kann er jedoch auch leichte, überfachliche Infektionen bei gesunden Menschen verursachen, sowie potenziell tödliche, invasive systemische Infektionen bei immungeschwächten Menschen. Leider gibt es nur eine recht begrenzte Anzahl von Antimykotika, und die Entwicklung von Resistenzen bedroht deren Wirksamkeit. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die C. albicans nutzt, um im WirtDer Pilz Candida albicans ist ein typisches Mitglied der menschlichen Mikrobiota, wo er sich normalerweise als Kommensale verhält. Als fakultativ pathogener Erreger kann er jedoch auch leichte, überfachliche Infektionen bei gesunden Menschen verursachen, sowie potenziell tödliche, invasive systemische Infektionen bei immungeschwächten Menschen. Leider gibt es nur eine recht begrenzte Anzahl von Antimykotika, und die Entwicklung von Resistenzen bedroht deren Wirksamkeit. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die C. albicans nutzt, um im Wirt zu überleben und ihn zu infizieren, kann mögliche Angriffspunkte für neue Antimykotika aufdecken. Proteinkinasen sind von zentraler Bedeutung für eine Vielzahl von Signalwegen, die praktisch alle Aspekte des Lebens steuern und gegen die sich zudem relativ einfach Medikamente entwickeln lassen. Daher ist die Untersuchung und Charakterisierung von Proteinkinasen in C. albicans sowie ihrer Zielproteine und der von ihnen gesteuerten Signalwege ein wichtiges Ziel für die Forschung. AMP-aktivierte Kinasen sind hoch konservierte Proteine, die auf Energiestress reagieren; sie sind in Hefen durch den heterotrimeren SNF1-Komplex vertreten, der vor allem auf das Fehlen von Glukose reagiert. In dieser Arbeit wurde der SNF1-Signalweg mit zwei primären Zielen untersucht: die Identifizierung neuer Zielproteine dieser Proteinkinase und die Klärung der Frage, warum SNF1 essentiell ist. Für die Identifikation neuer Zielproteine von SNF1 wurden zwei Ansätze verwendet. Zum einen wurde ein Stamm mit reduzierter SNF1-Aktivität, für die Entwicklung von Suppressor-Mutanten verwendet, die einen Defekte bei der Verwertung von Kohlenstoffquellen und eine eingeschränkte Zellwandintegrität aufweisen. Dabei wurde eine Suppressormutation in SNF1 selbst entdeckt, die für die katalytische Untereinheit des Komplexes – SNF1Δ311-316 - kodiert. Für den zweite Ansatz wurde eine Bibliothek von künstlich aktivierten Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren untersucht. Dies führte zur Identifikation von Czf1 als einen solchen Transkriptionsfaktor, der nach künstlicher Aktivierung die Resistenz gegen Zellwandstress in einer Mutante des SNF1- Signalweges wiederherstellte. Schließlich zeigte ein induzierbares Gendeletionssystem, dass SNF1 kein essentielles Gen ist.…