Unveiling new pathways of genomic evolution towards drug resistance in candida glabrata

13/02/2023

Candida glabrata é segunda causa de candidíase sistémica, associada à rápida aquisição de resistência a antifúngicos. Embora mutações em genes específicos tenham sido associadas à resistência a azóis ou equinocandinas, há um número crescente de isolados clínicos que apresentam resistência independentemente desses marcadores genéticos típicos. Nesta tese de doutoramento, o genoma de isolados clínicos que evoluíram de suscetibilidade a resistência a drogas in vivo ou in vitro foi analisado em busca de novos determinantes de resistência a azóis e/ou equinocandinas. Num primeiro estudo, foram avaliados 3 isolados clínicos suscetíveis que adquiriram resistência a azóis in vitro. Mutações no transportador de hexose CgHXT4/6/7 foram associadas ao fenótipo observado. Verificou-se que CgHxt4/6/7 e CgHxt6/7 conferem suscetibilidade a azóis ao facilitar a sua acumulação. Num segundo estudo, verificou-se que duas estirpes resistentes a azóis contêm a mesma mutação no CgPGD1, que codifica uma subunidade da cauda do Complexo Mediador. Surpreendentemente, a deleção do CgPGD1 leva a suscetibilidade a azóis em meio sólido e a resistência a azóis em meio líquido, efeito associado ao controlo antagónico da expressão do CgCDR1 pelo CgPgd1 nessas condições, conforme revelado por sequenciação de RNA. Num capítulo final, o genoma de 97 isolados clínicos suscetíveis/resistentes de C. glabrata foi escrutinado na perspetiva de Genome-Wide Association Study. Foi ainda estudado um conjunto de 17 genes cujas mutações foram identificadas como enriquecidas em estirpes resistentes, 6 dos quais revelaram desempenhar um papel na resistência aos azóis e/ou equinocandinas. No geral, esta abordagem a todo o genoma levou à identificação e caracterização de novos intervenientes na importação de azóis, que permaneceram ocultos durante décadas, bem como do papel variável dos componentes do CM no controlo da remodelação transcriptómica induzida por azóis. Além do avanço do conhecimento no campo, espera-se que as descobertas aqui descritas sejam extremamente úteis para delinear terapias antifúngicas mais adequadas. Candida glabrata ranks as the second cause of systemic candidiasis worldwide, associated to rapid acquisition of antifungal resistance. Although mutations in specific genes have been associated with azole or echinocandin resistance, there is an increasing number of clinical isolates displaying drug resistance irrespective of those typical genetic markers. In this PhD thesis, the genome of clinical isolates that evolved from drug susceptibility to drug resistance in vivo or in vitro was screened in the search for novel determinants of azole and/or echinocandin resistance. In a first study, 3 susceptible clinical isolates that acquired azole resistance in vitro were evaluated. Mutations in the predicted hexose transporter CgHXT4/6/7 were found to underlie the observed phenotype. CgHxt4/6/7 and CgHxt6/7 were found to confer susceptibility by facilitating azole accumulation. In a second study, an evolved azole resistant ∆cgpdr1 strain and an azole resistant clinical isolate were found to harbor the same mutation in CgPGD1, encoding a Mediator Complex tail subunit. Surprisingly, CgPGD1 deletion leads to azole susceptibility in solid media and to azole resistance in liquid media, which was associated to the antagonistic action of CgPgd1 upon CgCDR1 expression in those conditions, as revealed by RNA-seq. In a final chapter, the genome of 97 susceptible/resistant C. glabrata clinical isolates were scrutinized in a Genome-Wide Association Study (GWAS) perspective. A set of 17 genes whose mutations were identified as enriched in resistant strains were further studied, 6 of which being found to play a role in azole and/or in echinocandin resistance. Overall, this genome-wide approach led to the identification and characterization of new key players in azole import, which had remained obscure for decades, as well as the variable role of MC components in the control of azole-induced transcriptomic remodeling. Besides advancing knowledge in the field, the discoveries described herein are expected to prove extremely helpful in the design of better suited antifungal therapy.

Autores da comunidade :

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  Mónica da Luz Galocha

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  Miguel Nobre Parreira Cacho Teixeira

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Palavras-chave

• Candida glabrata
• drug resistance
• genome-wide analysis
• clinical isolates
• evolution
• Candida glabrata
• resistência a drogas
• análise genómica
• isolados clínicos
• evolução

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