Genes associated with dimorphism and virulence Candida albicans N.A.R. Gow, B. Hube, D.A. Bailey, D.A. Schofield, C. Munro, R.K. Swoboda, G. Bertram, C. Westwater, I. Broadbent, R.J. Smith, G.W. Gooday, and A.J.P. Brown Abstract: Strategies for the analysis of a range of Candida albicat~s genes, whose expression is regulated during the yeast to hyphal transition (dimorphism), including genes encoding putative virulence factors, are reviewed. To help discriminate among genes whose products were the cause or consequence of dimorphism, temporal changes in the levels of the mRNAs of these and other genes were examined by northern analysis. The mRNA levels of most genes that were examined increased or decreased, transiently or persistently indicating complex alterations in gene expression during morphogenesis. Genes encoding four glycolytic enzymes were regulated transcriptionally during dimorphism but control experiments indicated no direct correlation with germ tube formation. Two chitin synthase genes (CHS2 and CHS3) and three aspartyl proteinase genes (SAP4-SAP6) were transcribed preferentially in the hyphal form, but in these cases hypha-specific expression was shown to be strain dependent or medium dependent, respectively. A gene, HYRl (for Izyphal regulation), was isolated and found to exhibit strict hypha- specific expression in a range of strains under a range of culture conditions. The ura-blaster protocol was used to generate disruptions in CHS2, CHSI, and HSP90 (for heat-shock protein). The homozygous CHS2 disruption did not affect the kinetics of germ-tube formation markedly but resulted in hyphae with a reduced chitin content. In contrast, homozygous null mutations in CHSl and HSP90 were apparently lethal because no homozygous null strains were isolated after integrative transformation of heterozygous mutants. The analysis of candidate genes for dimorphism and virulence of C. albicans through northern analysis and gene disruption should facilitate an understanding of these processes at the molecular level. Key words: Catzdida, dimorphism, gene regulation, virulence. R6sum6 : Les auteurs prCsentent une revue des stratCgies utilistes pour analyser un ensemble de gbnes du Candida albicans dont I'expression est contr6lke au cours de la transition du stade levure au stade hyphe (dimorphisme), incluant des gbnes codant pour des prCsumCs facteurs de virulence. Pour tenter de faire la distinction entre les gbnes dont les produits sont la cause ou la consequence du dimorphisme, les changements temporels dans les teneurs en mARN de ces gbnes et d'autres ont CtC examinCes par analyse northern. Les teneurs en mARN de la plupart des gtnes examinis augmentent ou diminuent, de faqon transitoire ou persistante, ce qui indique l'existence de modifications complexes dans l'expression des gbnes au cours de la morphogknkse. Les gbnes codant pour quatre enzymes glycolytiques sont contr6lCs par transcription au cours du dimorphisme mais des expkriences de verification indiquent qu'il n'y a pas de corrClation directe ou indirecte avec la formation du tube germinatif. Deux gknes de la synthase chitinique (CHS2 et CHS3) et trois genes de la protkinase de I'aspartyle (SAP4-SAP6) sont prCfkrentiellement transcrits dans la forme hyphe, mais dans ces cas on constate que l'expression spCcifique aux hyphes dCpend des souches ou du milieu, respectivement. Un gbne, le HYRl (contr6lant les hyphes), a CtC is016 et on dCmontre que son expression est strictement spkcifique aux hyphes, dans un ensemble de souches, sous un ensemble de conditions de culture. Une mCthode par Cclatement (ura-blaster) a CtC utilisCe pour amener des dislocations dans les gtnes CHS2, CHSI et HSP90 (de aheat-shock proteins : protCine de choc thermique). Au contraire, les mutations homozygotes nullifiantes chez les gtnes CHSI et HSP90 sont apparemment ICtales, puisqu'aucune souche homozygote inopkrante n'a CtC isolte aprbs transformation intigrative des mutants hCtCrozygotes. L'analyse des gbnes pouvant Ctre utilisCs pour Ctudier le dimorphisme et la virulence du C. albicans, par analyse northern et dislocation des genes devrait permettre d'amtliorer la comprChension de ces processus au niveau molCculaire. Mots cle's : Candida, dimorphisme, contralant les genes, virulence. [Traduit par la rkdaction] Received August 16, 1994. I N.A.R. Gow,' B. Hube, D.A. Bailey, D.A. Schofield, C. Munro, R.K. Swoboda, G. Bertram, C. Westwater, I. Broadbent, R.J. Smith, G.W. Gooday, and A.J.P. Brown. Department of Molecular and Cell Biology, Marischal College, University of Aberdeen, Aberdeen AB9 1 AS, Scotland, U .K. 1 Author to whom all correspondence should be addressed Can. J. Bot. 73(Suppl. 1): S335-S342 (1995). Printed in Canada 1 Imprimt au Canada Can. J. Bot. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by KLOHN CRIPPEN BERGER LTD on 06/10/15 For personal use only.