Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/25138
Title: Evolution of antifungal drug tolerance in Candida albicans
Other Titles: Evolução de tolerância a antifúngicos em Candida albicans
Author: Brinco, Catarina Alexandra Gomes
Advisor: Bezerra, Ana Rita Macedo
Keywords: Candida albicans
Fluconazole
Mistranslation
Drug tolerance
Drug tolerance
Drug resistance
Minimum inhibitory concentration (MIC)
Defense Date: 14-Dec-2018
Abstract: Nowadays, fungal infections are a serious public health issue due to the increasing drug resistance and small number of antifungals available. Candida albicans is the most prevalent human fungal pathogen, causing invasive fungal infections that are associated with high mortality rates. This fungus has a particular hybrid tRNA (tRNACAGSer) that is recognized by both the leucyl - and the seryl-tRNA synthetases (LeuRS and SerRS), allowing for incorporation of leucine (3%) and serine (97%) at CUG positions. It has already been shown that in the presence of antifungals, the level of Leu misincorporation increases up to 20% and that hypermistranslating strains have higher tolerance to drugs, namely azoles, which includes fluconazole. In this study, we tested the hypothesis that mistranslation could be directly linked with the appearance of drug tolerant subpopulations of C. albicans cells from which, with prolonged drug treatment, resistance may emerge. In order to understand if antifungals can select subpopulations of tolerant cells, we carried out in vitro competition experiments with fluorescently tagged C. albicans strains that were experimentally evolved with or without fluconazole during 400 generations. A wild-type strain (T0) was tagged with mCherry while hypermistranslating strains were tagged with GFP which allowed strain differentiation within the competition. Results showed an increase of hypermistranslating cells during evolution in the presence of the antifungal, but no significative alteration of the minimal inhibitory concentration (MIC) value was detected. On the other hand, microcolonies (constituted exclusively by hypermistranslator cells) appeared within the inhibition ellipse of the E test, suggesting the emergence of tolerance instead of resistance. These results suggest that prolonged antifungal therapy may select hypermistranslating clones that drive the appearance and persistence of tolerant cells within the population. Tolerance phenotypes may not be detected through significative MIC alterations but it must be taken into consideration since it could be associated with recurrent candidiasis
Nos dias de hoje, as infeções fúngicas representam um grave problema de saúde pública devido ao aumento da resistência a tratamentos e à pouca variedade de antifúngicos disponíveis. Candida albicans é o fungo patogénico que mais causa infeções superficiais bem como graves infeções sistémicas que estão associadas a elevadas taxas de mortalidade. Este fungo tem uma característica particular, pois possui um tRNA (tRNACAGSer) híbrido responsável pela ambiguidade do codão CUG, que pode ser decodificado tanto como serina ou leucina, com níveis de incorporação de 97% e 3%, respetivamente. Já foi demonstrado que na presença de antifúngicos, este nível de incorporação de leucina pode subir até 20% e que as estirpes com maior erro de tradução têm uma maior tolerância à ação de drogas, nomeadamente aos azóis, na qual se inclui o fluconazol. Neste estudo, testamos a hipótese de que os erros de tradução podem estar diretamente associados com o aparecimento de sub-populações de células de C. albicans que são tolerantes à droga e a partir das quais, ao longo de tratamentos prolongados, a resistência pode emergir. De modo a perceber de que forma os antifúngicos podem ou não selecionar sub-populações de células tolerantes, foram feitas competições in vitro entre estirpes controlo e estirpes com elevado erro de tradução. Estas competições foram evoluídas experimentalmente ao longo de 400 gerações na presença e ausência de fluconazol. De modo a distinguir as populações, a estirpe controlo (T0) foi marcada com mCherry enquanto que as estirpes com erros de tradução foram marcadas com GFP. Os resultados obtidos mostraram que ao longo da evolução, na presença de antifúngico, houve um aumento do número de células com erro de tradução, sem que isso se resultasse num aumento da concentração inibitória mínima (MIC). Por outro lado, surgiram microcolónias (constituídas exclusivamente por células com elevado erro de tradução) dentro da elipse de inibição do E-test, o que sugere o aparecimento de um fenótipo de tolerância em vez de resistência. Estes resultados sugerem que as terapias prolongadas com antifúngicos podem selecionar clones com elevado erro de tradução que sustentam o aparecimento e persistência de células tolerantes dentro da população. Este fenótipo de tolerância pode não ser detetado através de alterações significativas da MIC, no entanto, é um factor a ter em consideração, pois pode conduzir ao desenvolvimento de candidíases recorrentes
URI: http://hdl.handle.net/10773/25138
Appears in Collections:DCM - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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