Untersuchung der CO2-abhängigen Regulation der Carboanhydrase NCE103 in Hefepilzen

Die Anpassung an sich ändernde CO2-Bedingungen ist essentiell für das Überleben aller Organismen. Vor allem Mikroorganismen, die den menschlichen Körper besiedeln und infizieren, sind stark schwankenden CO2-Konzentrationen ausgesetzt. Diese reichen von 0,04% in der Luft bis hin zu 5% und mehr im menschlichen Körper. Carboanhydrasen sind ubiquitär vorkommende Metalloenzyme, die die Fixierung von CO2 durch Umwandlung in Bikarbonat ermöglichen und daher essentiell sind für das Wachstum unter Luftbedingungen. Die Expression der Carboanhydrase wird dabei selbst CO2-abhängig reguliert. Im Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae erfolgt die Induktion von NCE103 durch den aktivierenden Transkriptionsfaktor Cst6, in den verwandten humanpathogenen Hefepilzen Candida albicans und Candida glabrata durch dessen Homolog Rca1. Der dem Transkriptionsfaktor übergeordnete Regulationsmechanismus war jedoch unbekannt. In dieser Arbeit wurde Sch9 als Cst6/Rca1-spezifische Kinase identifiziert, die durch Phosphorylierung von Cst6/Rca1 die NCE103 Expression CO2-abhängig reguliert. Die Untersuchung der Interaktion zwischen Sch9 und Cst6 zeigte nicht nur das Bindungsvermögen beider Proteine, sondern auch die Phosphorylierung von Cst6 durch Sch9 und bestätigte Sch9 als Cst6-spezifische Kinase. Als Regulationsstelle in Cst6 wurde S266 identifiziert, denn Sch9-vermittelte Phosphorylierung an S266 ist entscheidend für die NCE103 Repression in 5% CO2. Die Funktion von Sch9 hinsichtlich der NCE103 Regulation wird dabei durch Pkh1/2 bestimmt. Die zunächst im Modellorganismus S. cerevisiae identifizierte CO2-Anpassung über Sch9/Cst6 ist in den humanpathogenen Hefepilzen C. albicans und C. glabrata konserviert. Da sich Homologe von Cst6/Rca1 zudem in weiteren pathogenen Pilzspezies finden, wird eine umfassende Konservierung dieser Signalkaskade angenommen. Dies charakterisiert die identifizierten Schlüsselfaktoren als mögliche Ziele neuer therapeutischer Ansätze.