Host Fungal Interfaces

Der Pilz Candida albicans kommt als kommensaler Mikroorganismus hauptsächlich auf Schleimhäuten, z.B. der Mundhöhle, des Magen-Darm-Trakts und des Urogenitaltrakt und auf der Haut des Menschen vor. Unter bestimmten Umständen, wie z. B. Immunsuppression oder Störungen der assoziierten Mikrobiota, kann er pathogen werden und eine Reihe von Infektionen verursachen: von leichten Entzündungen der Haut oder der Schleimhäute bis hin zu schweren invasiven Infektionen und Sepsis. Um im menschlichen Wirt zu überleben und sich zu vermehren, hat dieser opportunistische Krankheitserreger ein bemerkenswertes Repertoire an Strategien entwickelt, um der Immunantwort des Wirts zu entgehen und sich an das begrenzte Nährstoffangebot und die variierenden Umweltbedingungen, wie pH-Wert, Sauerstoffkonzentration und Osmolarität anzupassen.

C. albicans kann sich von einem harmlosen Besiedler in einen Krankheitserreger wandeln und eine Reihe von Infektionen verursachen: von leichten oberflächlichen Infektionen der Schleimhäute und der Haut bis hin zu schwerer disseminierter Candidose

Der Metabolismus spielt eine wesentliche Rolle für die Pathogenität von C. albicans, da er Voraussetzung für die Nährstoffassimilation und das Wachstum in verschiedenen Wirtsnischen ist. Darüber hinaus beeinflusst er die Sensibilität gegenüber unterschiedlichen Stressoren und Antimykotika, die Expression wichtiger Virulenzfaktoren und die Resistenz des Pilzes gegenüber der angeborene Immunabwehr des Menschen. Ein weiterer wichtiger Pathogenitätsfaktor ist die Hyphenmorphogenese, der Pilz ist in der Lage seine Wuchsform von der runden Hefeform in filamentöse Formen zu wechseln.

Im Wirt wächst C. albicans auf biotischen und abiotische Oberflächen (z.B. Katheter und Prothesen) hauptsächlich als Biofilm, der aus Hefe- und Hyphenzellen besteht und in einer extrazellulären Matrix eingeschlossen ist. Biofilme sind hochresistent gegenüber Antibiotika und stellen daher ein Reservoir für Blutstrominfektionen dar oder können das Wachstum anderer pathogener Spezies begünstigen. Die Bildung von Candida-Biofilmen ist mit der Aktivierung des Aminosäurestoffwechsels verbunden.

Die Nachwuchsgruppe Host Fungal Interfaces untersucht Anpassungsmechanismen von C. albicans, die unter der Kontrolle komplexer reulatorischer Netzwerke stehen, Metabolismus, Hyphenmorphogenese und die Reaktion auf Umweltstressoren miteinander verbinden und damit zu einer erfolgreichen Besiedlung und zur Pathogenität des Pilzes beitragen. Da die Hyphenmorphogenese und die Anpassung des Stoffwechsels für Candida-Biofilme entscheidend sind, wollen wir die Rolle der Nährstoffversorgung für die Bildung von Biofilmen und für die Pathogenität des Pilzes näher verstehen.

Leitung

Dr. Slavena Vylkova

Dr. Slavena Vylkova

Leitung

Publikationen

2022

Alonso-Roman R, Last A, Mirhakkak MH, Sprague JL, Möller L, Großmann P, Graf K, Gratz R, Mogavero S, Vylkova S, Panagiotou G, Schäuble S, Hube B, Gresnigt MS (2022) Lactobacillus rhamnosus colonisation antagonizes Candida albicans by forcing metabolic adaptations that compromise pathogenicity. Nat Commun 13(1), 3192.

Brandt P, Gerwien F, Wagner L, Krüger T, Ramírez-Zavala B, Mirhakkak MH, Schäuble S, Kniemeyer O, Panagiotou G, Brakhage AA, Morschhäuser J, Vylkova S (2022) Candida albicans SR-like protein kinases regulate different cellular processes: Sky1 is involved in control of ion homeostasis, while Sky2 is important for dipeptide utilization. Front Cell Infect Microbiol 12, 850531.

Garbe E, Miramón P, Gerwien F, Ueberschaar N, Hansske-Braun L, Brandt P, Böttcher B, Lorenz M, Vylkova S (2022) GNP2 encodes a high-specificity proline permease in Candida albicans. mBio, e0314221.

2021

Mirhakkak M, Schäuble S, Klassert T, Brunke S, Brandt P, Loos D, Uribe R, de Oliveira Lino FS, Ni Y, Vylkova S, Slevogt H, Hube B, Weiss G, Sommer M, Panagiotou G (2021) Metabolic modeling predicts specific gut bacteria as key determinants for Candida albicans colonization levels. ISME J 15(5), 1257-1270.

2020

von Müller C, Bulman F, Wagner L, Rosenberger D, Marolda A, Kurzai O, Eißmann P, Jacobsen ID, Perner B, Hemmerich P, Vylkova S (2020) Active neutrophil responses counteract Candida albicans burn wound infection of ex vivo human skin explants. Sci Rep 10(1), 21818.

Wagner L, Bloos F, Vylkova S (2020) Bloodstream infection due to Enterobacter ludwigii, correlating with massive aggregation on the surface of a central venous catheter. Infection. doi: 10.1007/s15010-020-01482-9.

Kämmer P, McNamara S*, Wolf T, Conrad T, Allert S, Gerwien F, Hünniger K, Kurzai O, Guthke R, Hube B, Linde J, Brunke S (2020) Survival strategies of pathogenic Candida species in human blood show independent and specific adaptations. mBio 11(5), e02435-20.

Gerwien F, Dunker C, Brandt P, Garbe E, Jacobsen ID, Vylkova S (2020) Clinical Candida albicans vaginal isolates and a laboratory strain show divergent behaviors during macrophage interactions. mSphere 5(4), e00393-20.

Brandt P, Garbe E, Vylkova S (2020) Catch the wave: Metabolomic analyses in human pathogenic fungi. PLoS Pathog 16(8), e1008757. (Review)

Wagner L, Stielow JB, de Hoog GS, Bensch K, Schwartze VU, Voigt K, Alastruey-Izquierdo A, Kurzai O, Walther G (2020) A new species concept for the clinically relevant Mucor circinelloides complex. Persoonia 44, 67-97.

Böttcher B, Hoffmann B, Garbe E, Weise T, Cseresnyés Z, Brandt P, Dietrich S, Driesch D, Figge MT, Vylkova S (2020) The transcription factor Stp2 is important for Candida albicans biofilm establishment and sustainability. Front. Microbiol. 11:794.

Ruben S, Garbe E, Mogavero S, Albrecht-Eckardt D, Hellwig D, Häder A, Krüger T, Gerth K, Jacobsen ID, Elshafee O, Brunke S, Hünniger K, Kniemeyer O, Brakhage AA, Morschhäuser J, Hube B, Vylkova S, Kurzai O, Martin R. (2020) Ahr1 and Tup1 Contribute to the Transcriptional Control of Virulence-Associated Genes in Candida albicans. mBio. 11(2). pii: e00206-20. doi: 10.1128/mBio.00206-20.

Weise T, Böttcher B, Vylkova S. (2020) Bioflux Analysis. Protocols. doi:10.17504/protocols.io.bb7qirmw

2019

Garbe E & Vylkova S. (2019) Role of Amino Acid Metabolism in the Virulence of Human Pathogenic Fungi. Current Clinical Microbiology Reports. 6:108–119.

2017

Vylkova S (2017) Environmental pH modulation by pathogenic fungi as a strategy to conquer the host. PloS Pathogens1 3(2), e1006149.

Vylkova S, Lorenz MC (2017) Phagosomal neutralization by the fungal pathogen Candida albicans induces macrophage pyroptosis. Infect Immun 85(2). pii: e00832-16.

2016

Danhof HA, Vylkova S, Vesely EM, Ford AE, Gonzalez-Garay M, Lorenz MC (2016) Robust Extracellular pH Modulation by Candida albicans during Growth in Carboxylic Acids. mBio. 7(6).