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Publicação
In the search for compounds that may self-regulate Aspergillus fumigatus germination
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Resumo(s)
The saprotrophic fungus Aspergillus fumigatus is recognized as an important fungal pathogen impacting humans and is responsible for most Aspergilloses infections. The upsurge of azole-resistant strains in clinical and environmental settings, raises significant concerns, and is possibly contributing to the high mortality associated with Invasive Pulmonary Aspergillosis (IPA) of nearly 100%. Investigating the self-regulatory mechanisms involved in conidial germination in A. fumigatus offers a promising approach for pinpointing potential targets for novel antifungal formulations. Aspergillus fumigatus cultures were supplemented with Choline Decanoate; the effect of the resultant spent medium after a defined stress period on the germination of A. fumigatus itself was evaluated. The previous hypothesis that germination of A. fumigatus is triggered by compounds produced when the fungus was exposed to external stress was herein validated. Then, we verified for the first time that a similar phenotype was also observed when testing extracts from non-germinated asexual spores. Results showed that both spent medium extracts and spore extracts had a diverse metabolic footprint. These extracts were fractionated by chromatography. Some of the resultant fractions show ability to accelerate germination; suggestive that multiple and differential compounds can positively impact germination. Mass spectrometry analysis of the main compounds in the most active fractions showed several amino acids, trehalose, oleamide and helvolic acid, although not all in the same fraction. Many of the putatively identified compounds are known to favor germination by providing additional nutrients or reducing oxidative stress. This master’s thesis reveals new A. fumigatus strategies to accelerate germination to thrive in competitive niches and, once validated, it may support discovery of potentially new drug targets influencing germination.
O fungo Aspergillus fumigatus é amplamente reconhecido pelo seu papel como um importante agente patogénico, sendo o principal responsável pela maioria dos casos de Aspergilose. O aparecimento de estirpes resistentes a azóis em contexto clínico e ambiental tem vindo a tornar-se um foco de grande preocupação e pode estar associado à alta taxa de mortalidade observada em casos de Aspergilose Pulmonar Invasiva que já atingiu um valor de quase 100%. Investigar os mecanismos envolvidos na germinação de esporos assexuais em A. fumigatus poderá ser uma abordagem promissora para identificar possíveis alvos terapêuticos e, consequentemente, desenvolver novas formulações antifúngicas. Extratos de culturas líquidas de A. fumigatus suplementadas com líquido iónico foram testados na germinação do próprio fungo. Na presente tese de mestrado, foi validada a hipótese anteriormente postulada de que a germinação de A. fumigatus é desencadeada por compostos produzidos quando o fungo é exposto a um stress exógeno. Verificou-se pela primeira vez que o mesmo fenótipo podia ser induzido por extratos produzidos diretamente a partir de esporos assexuais. Os resultados mostraram que tanto os extratos produzidos a partir de culturas líquidas como os extratos de esporos tinham um perfil metabólico diverso. O fracionamento dos extratos revelou que a germinação é provavelmente acelerada por vários compostos diferenciais. A análise de espectrometria de massa dos compostos mais abundantes nas frações com maior atividade mostrou vários aminoácidos, trealose, oleamida e ácido helvólico, embora nem todos na mesma fração. Muitos dos compostos identificados criam condições favoráveis para a germinação, fornecendo nutrientes adicionais ou reduzindo o stress oxidativo. Esta tese de mestrado permitiu dar um passo importante na compreensão de como o fungo A. fumigatus pode prosperar em nichos competitivos e na descoberta de potenciais alvos terapêuticos.
O fungo Aspergillus fumigatus é amplamente reconhecido pelo seu papel como um importante agente patogénico, sendo o principal responsável pela maioria dos casos de Aspergilose. O aparecimento de estirpes resistentes a azóis em contexto clínico e ambiental tem vindo a tornar-se um foco de grande preocupação e pode estar associado à alta taxa de mortalidade observada em casos de Aspergilose Pulmonar Invasiva que já atingiu um valor de quase 100%. Investigar os mecanismos envolvidos na germinação de esporos assexuais em A. fumigatus poderá ser uma abordagem promissora para identificar possíveis alvos terapêuticos e, consequentemente, desenvolver novas formulações antifúngicas. Extratos de culturas líquidas de A. fumigatus suplementadas com líquido iónico foram testados na germinação do próprio fungo. Na presente tese de mestrado, foi validada a hipótese anteriormente postulada de que a germinação de A. fumigatus é desencadeada por compostos produzidos quando o fungo é exposto a um stress exógeno. Verificou-se pela primeira vez que o mesmo fenótipo podia ser induzido por extratos produzidos diretamente a partir de esporos assexuais. Os resultados mostraram que tanto os extratos produzidos a partir de culturas líquidas como os extratos de esporos tinham um perfil metabólico diverso. O fracionamento dos extratos revelou que a germinação é provavelmente acelerada por vários compostos diferenciais. A análise de espectrometria de massa dos compostos mais abundantes nas frações com maior atividade mostrou vários aminoácidos, trealose, oleamida e ácido helvólico, embora nem todos na mesma fração. Muitos dos compostos identificados criam condições favoráveis para a germinação, fornecendo nutrientes adicionais ou reduzindo o stress oxidativo. Esta tese de mestrado permitiu dar um passo importante na compreensão de como o fungo A. fumigatus pode prosperar em nichos competitivos e na descoberta de potenciais alvos terapêuticos.
Descrição
Palavras-chave
Aspergillus fumigatus bioactive compounds germination polarized growth