Lay summary: Wall proteins of Candida albicans

Today will be the launch of a series of posts that will focus on the particular work of individual scientists of the FINSysB network. We are trying to describe our work as easy as possible for the lay men to understand and as a special treat the summaries will be translated in the researcher's mother tongue below. We hope you enjoy reading the summaries as much as we enjoy doing the research.

Wall proteins of Candida albicans as new targets for diagnostics and treatment of systemic fungal infections

Patients with a weakened immune system and especially in intensive care units are increasingly contracting fungal infections. These infections are often life-threatening. Candida albicans is the most common of these infectious fungi. Depending on how suppressed the immune response is, this can lead to unpleasant infections of the skin and mucosa, but also invasive, blood stream infections. Usually, almost half of these infections are fatal within a week, highlighting the need for faster diagnostics and better preventative measures, i.e. a vaccine.

The first contact with the host cell is established by proteins on the wall of the fungus. They have been shown to play a crucial role in both infections and resistance to the immune system. We are particularly interested in this layer of proteins that is directly attached to the cell wall of the fungus or is released into the environment. Environment specific changes are important for C. albicans to thrive in different niches in the host during an infection. We also are interested in how the predominant growth form change in C. albicans, from spheric yeast cells to elongated hyphal cells, affect the proteins on the wall.

The goals of my project are three fold. Firstly, we want to increase the basic understanding of these attached wall proteins and the secreted proteins and how their composition and abundance changes in infection related conditions. To this end, we want to quantify the wall proteins using mass spectrometry. Secondly, we want to develop methods that allow faster diagnostics based on these secreted proteins that are abundant in many growth conditions. Thirdly, we want to identify targets for the development of a vaccine against C. albicans. To identify parts of the proteins that are suitable for vaccine development, we will use prediction algorithms to assess their ability to elicit an immune response. Using these results we will assemble and test a vaccine protein that is comprised of the most immune-stimulating peptides of these proteins.

Zellwandproteine als Ziele für neue Diagnose- und Therapieansätze gegen systemische Pilzinfektionen durch Candida albicans

Patienten mit geschwächtem Immunsystem und speziell auf Intensivstationen erkranken immer häufiger an Pilzinfektionen. Diese Infektionen sind oft lebensbedrohlich. Candida albicans ist der am häufigsten vorkommende Erreger von Pilzerkrankungen. Abhängig vom Immunstatus der Patienten können unangenehme, aber relativ harmlose Infektionen der Haut und Schleimhäute, aber auch zu invasive, lebensbedrohliche Blutbahninfektionen auftreten. Üblicherweise verlaufen fast die Hälfte aller Blutstrominfektionen bei nicht rechtzeitiger Behandlung innerhalb einer Woche tödlich. Diese Tatsache unterstreicht die Notwendigkeit zur Entwicklung neuer und schnellerer Diagnoseverfahren und besseren Präventionsstrategien, zum Beispiel durch die Entwicklung eines Impfstoffes.

Der Erstkontakt zur Wirtszelle wird durch Proteine auf der Zellwand des Pilzes etabliert. Es wurde bereits gezeigt dass, diese Proteine eine essentielle Rolle beim Widerstand von C. albicans gegen das Immunsystem und bei Infektionen spielen. Unserer besonderes Interesse gilt hierbei jenen Proteinen, welche direkt an die Zellwand gebunden sind oder in die Umgebung abgegeben werden. Umgebungsbedingte Veränderungen dieser Proteine sind wichtig für C. albicans um in den verschiedensten Nischen des Wirts während einer Infektion zu florieren. Weiterhin sind wir daran interessiert, wie die wichtigste Veränderung in der Wuchsform, von runden Hefezellen zu verlängerten Hyphen, die Proteine der Zellwand beeinflusst.

Es gibt drei Hauptziele meines Projekts. Erstens, wollen wir die gebundenen Zellwandproteine und die sekretierten Proteine sowie Änderungen in ihrer Zusammensetzung und Menge unter Infektionsbedingungen grundlegend besser verstehen. Zu diesem Zweck setzen wir Massenspektrometrie ein um die Zellwandproteinmenge zu bestimmen. Zweitens, wollen wir basierend auf sekretierten Proteinen, die in vielen Wachstumsbedingungen gehäuft vorkommen, diagnostische Marker und Methoden entwickeln. Drittens, wollen wir vielversprechende Ziele zur Impfstoffentwicklung identifizieren. Mithilfe von Prognosealgorhythmen, bestimmen wir Teile dieser Proteine die in der Lage sind eine starke Immunreaktion auszulösen. Basierend auf diesen Ergebnissen stellen wir ein Impfstoffprotein zusammen, das aus den am immune-stimulierendsten Teilen dieser Proteine besteht, um es anschliessend zu testen.