Nährstoffaufnahme während der Infektionen

Auch während einer Infektion brauchen Pathogene Nährstoffe, um zu überleben und sich zu vermehren. Eine wichtige Strategie des Wirtes ist es deshalb, den Zugang zu Nährstoffen für Mikroorganismen so weit wie möglich zu behindern (im Englischen als "Nutritional Immunity" bezeichnet). So versuchen beide Seiten, Mikronährstoffe wie Eisen oder Zink, aber auch Kohlenstoff- und Stickstoffquellen, möglichst effektiv an sich zu ziehen. Der Verlauf einer Infektion wird in großem Maße von diesem Wettbewerb um Nährstoffe bestimmt, und ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse kann helfen, Infektionskrankheiten besser bekämpfen zu können.

Unser Interesse liegt besonders auf der Regulation der pilzlichen Antwort auf ein geringes Nährstoffangebot, wie es Candida-Zellen im Wirt vorfinden. So ist beispielsweise Eisen essentiell für fast alle Organismen, und eine effektive Eisenaufnahme ist für infizierende Mikroorganismen lebenswichtig. Auch Zink findet sich als Co-Faktor in vielen Proteinen und ist deshalb von vergleichbarer Wichtigkeit für Infektionsprozesse. Aus diesen Gründen untersuchen wir die Eisen- und Zinkaufnahmesysteme und ihre Regulation in C. albicans und C. glabrata. Als Beispiel für einen Nährstoff, der in größeren Mengen benötigt wird, erforschen wir auch, welche Stickstoffquellen die Pilze während einer Infektion zur Verfügung haben und wie sie diese erkennen.

Modell eines "Zinkophor"-Systems: Bei der Invasion in Wirtszellen sekretiert C. albicans das zinkbindende Protein Pra1, das dieses Metall in der Wirtszelle einfängt. Beladenes Pra1 bindet dann auf Pilzzelloberfläche an den Rezeptor Zrt1 und liefert seine Fracht ab.

Publikationen

Domínguez-Andrés J, Novakovic B, Li Y, Scicluna BP, Gresnigt MS, Arts RJW, Oosting M, Moorlag SJCFM, Groh LA, Zwaag J, Koch RM, Ter Horst R, Joosten LAB, Wijmenga C, Michelucci A, van der Poll T, Kox M, Pickkers P, Kumar V, Stunnenberg H, Netea MG (2019) The Itaconate Pathway Is a Central Regulatory Node Linking Innate Immune Tolerance and Trained Immunity. Cell Metab [Accepted] Details PubMed

Drummond RA, Swamydas M, Oikonomou V, Zhai B, Dambuza IM, Schaefer BC, Bohrer AC, Mayer-Barber KD, Lira SA, Iwakura Y, Filler SG, Brown GD, Hube B, Naglik JR, Hohl TM, Lionakis MS (2019) CARD9+ microglia promote antifungal immunity via IL-1β- and CXCL1-mediated neutrophil recruitment. Nat Immunol 20(5), 559-570. Details PubMed

Fischer D, Gessner G, Fill TP, Barnett R, Tron K, Dornblut K, Kloss F, Stallforth P, Hube B, Heinemann SH, Hertweck C, Scherlach K, Brunke S (2019) Disruption of membrane integrity by the bacteria-derived antifungal jagaricin. Antimicrob Agents Chemother [Accepted] Details PubMed

Gabaldón T (2019) Recent trends in molecular diagnostics of yeast infections: from PCR to NGS. FEMS Microbiol Rev , Details PubMed

Grondman I, Arts RJW, Koch RM, Leijte GP, Gerretsen J, Bruse N, Kempkes RWM, Ter Horst R, Kox M, Pickkers P, Netea MG, Gresnigt MS (2019) Frontline Science: Endotoxin-induced immunotolerance is associated with loss of monocyte metabolic plasticity and reduction of oxidative burst. J Leukoc Biol [Accepted] Details PubMed

Ho J, Yang X, Nikou SA, Kichik N, Donkin A, Ponde NO, Richardson JP, Gratacap RL, Archambault LS, Zwirner CP, Murciano C, Henley-Smith R, Thavaraj S, Tynan CJ, Gaffen SL, Hube B, Wheeler RT, Moyes DL, Naglik JR (2019) Candidalysin activates innate epithelial immune responses via epidermal growth factor receptor. Nat Commun 10(1), 2297. Details PubMed

Jaeger M, Pinelli M, Borghi M, Constantini C, Dindo M, van Emst L, Puccetti M, Pariano M, Ricaño-Ponce I, Büll C, Gresnigt MS, Wang X, Gutierrez Achury J, Jacobs CWM, Xu N, Oosting M, Arts P, Joosten LAB, van de Veerdonk FL, Veltman JA, Ten Oever J, Kullberg BJ, Feng M, Adema GJ, Wijmenga C, Kumar V, Sobel J, Gilissen C, Romani L, Netea MG (2019) A systems genomics approach identifies SIGLEC15 as a susceptibility factor in recurrent vulvovaginal candidiasis. Sci Transl Med [Accepted] Details PubMed

Swidergall M, Khalaji M, Solis N, Moyes D, Drummond R, Hube B, Lionakis M, Murdoch C, Filler S, Naglik J (2019) Candidalysin is required for neutrophil recruitment and virulence during systemic Candida albicans infection Journal of Infectious Diseases [Accepted] Details

Gerwien F, Skrahina V, Kasper L, Hube B, Brunke S (2018) Metals in fungal virulence. FEMS Microbiol Rev 42(1), (Review) Details PubMed Open Access

Gerwien F, Safyan A, Wisgott S, Brunke S, Kasper L, Hube B (2017) The fungal pathogen Candida glabrata does not depend on surface ferric reductases for iron acquisition. Front Microbiol 8, 1055. Details PubMed Open Access

Malavia D, Lehtovirta-Morley LE, Alamir O, Weiß E, Gow NAR, Hube B, Wilson D (2017) Zinc limitation induces a hyper-adherent goliath phenotype in Candida albicans. Front Microbiol 8, 2238. Details PubMed Open Access

Ramírez-Zavala B, Mottola A, Haubenreißer J, Schneider S, Allert S, Brunke S, Ohlsen K, Hube B, Morschhäuser J (2017) The Snf1-activating kinase Sak1 is a key regulator of metabolic adaptation and in vivo fitness of Candida albicans. Mol Microbiol 104(6), 989-1007. Details PubMed

Skrahina V, Brock M, Hube B, Brunke S (2017) Candida albicans Hap43 domains are required under iron starvation but not excess. Front Microbiol 8, 2388. Details PubMed Open Access

Sprenger M, Kasper L, Hensel M, Hube B (2017) Metabolic adaptation of intracellular bacteria and fungi to macrophages. Int J Med Microbiol , pii: S1438-4221(17)30322-3. (Review) Details PubMed Open Access

Gerwien F, Safyan A, Wisgott S, Hille F, Kämmer P, Linde J, Brunke S, Kasper L, Hube B (2016) A novel hybrid iron regulation network combines features from pathogenic and non-pathogenic yeasts. mBio 7(5), e01782-16. Details PubMed Open Access

Böttcher B, Palige K, Jacobsen ID, Hube B, Brunke S (2015) Csr1/Zap1 maintains zinc homeostasis and influences virulence in Candida dubliniensis but is not coupled to morphogenesis. Eukaryot Cell 14(7), 661-670. Details PubMed Open Access PDF

Cavet JS, Perry RD, Brunke S, Darwin KH, Fierke CA, Imlay JA, Murphy M, Schryvers AB, Thiele DJ, Weiser JN (2015) Metal ions in host microbe interactions: The microbe perspective. In: Nriagu JO, Skaar EP (eds.) Trace Metals and Infectious Diseases. The MIT Press. Strüngmann Forum Reports. ISBN: 9780262029193. Details

Brunke S, Seider K, Richter ME, Bremer-Streck S, Ramachandra S, Kiehntopf M, Brock M, Hube B (2014) Histidine degradation via an aminotransferase increases the nutritional flexibility of Candida glabrata. Eukaryot Cell 13(6), 758-765. Details PubMed

Ene IV, Brunke S, Brown AJ, Hube B (2014) Metabolism in Fungal Pathogenesis. Cold Spring Harb Perspect Med 4(12), Details PubMed

Ramachandra S, Linde J, Brock M, Guthke R, Hube B, Brunke S (2014) Regulatory networks controlling nitrogen sensing and uptake in Candida albicans. PLOS One 9(3), e92734. Details PubMed Open Access

Seider K, Gerwien F, Kasper L, Allert S, Brunke S, Jablonowski N, Schwarzmüller T, Barz D, Rupp S, Kuchler K, Hube B (2014) Immune evasion, stress resistance, and efficient nutrient acquisition are crucial for intracellular survival of Candida glabrata within macrophages. Eukaryot Cell 13(1), 170-183. Details PubMed

Hennicke F, Grumbt M, Lermann U, Ueberschaar N, Palige K, Böttcher B, Jacobsen ID, Staib C, Morschhäuser J, Monod M, Hube B, Hertweck C, Staib P (2013) Factors supporting cysteine tolerance and sulfite production in Candida albicans. Eukaryot Cell 12(4), 604-613. Details PubMed

Citiulo F, Jacobsen ID, Miramón P, Schild L, Brunke S, Zipfel PF, Brock M, Hube B, Wilson D (2012) Candida albicans scavenges host zinc via Pra1 during endothelial invasion. PLOS Pathog 8(6), e1002777. Details PubMed Open Access

Mayer FL, Wilson D, Jacobsen ID, Miramón P, Große K, Hube B (2012) The novel Candida albicans transporter Dur31 Is a multi-stage pathogenicity factor. PLOS Pathog 8(3), e1002592. Details PubMed

Wilson D, Citiulo F, Hube B (2012) Zinc exploitation by pathogenic fungi. PLOS Pathog 8(12), e1003034. (Review) Details PubMed

Linde J, Wilson D, Hube B, Guthke R (2010) Regulatory network modelling of iron acquisition by a fungal pathogen in contact with epithelial cells. BMC Syst Biol 4, 148. Details PubMed

Almeida RS, Wilson D, Hube B (2009) Candida albicans iron acquisition within the host. FEMS Yeast Res 9(7), 1000-1012. Details PubMed

Almeida RS, Brunke S, Albrecht A, Thewes S, Laue M, Edwards JE, Filler SG, Hube B (2008) The hyphal-associated adhesin and invasin Als3 of Candida albicans mediates iron acquisition from host ferritin. PLOS Pathog 4(11), e1000217. Details PubMed Open Access

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Dr. Sascha Brunke

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