Antimycotics such as fluconazole are frequently used to treat C. albicans infections of the oral mucosa. Prolonged treatment of the fungal infection with fluconazole pose a risk to resistance development. C. albicans can adapt to these stressful environmental changes by regulation of gene expression or by producing genetically altered variants that arise in the population. Adapted variants frequently carry activating mutations in zinc cluster transcription factors, which cause the upregulation of their target genes, including genes encoding efflux pumps that confer drug resistance. MDR1, regulated by the zinc cluster transcription factor Mrr1, as well as CDR1 and CDR2, regulated by the zinc cluster transcription factor Tac1, are well-known examples of genes encoding efflux pumps that extrude the antimycotic fluconazole from the fungal cell and thus contribute to the survival of the fungus. In this study, it was investigated if C. albicans can develop resistance to the antimicrobial peptide histatin 5, which serves as the first line of defence in the oral cavity of the human host. Recently, it was shown that C. albicans transports histatin 5 outside of the Candia cell via the efflux pump Flu1. As efflux pumps are often regulated by zinc cluster transcription factors, the Flu1 efflux pump could also be regulated by a zinc cluster transcription factor which could in a hyperactive form upregulate the expression of the efflux pump, resulting in increased export of histatin 5 and consequently in histatin 5 resistance. In order to find a zinc cluster transcription factor that upregulates FLU1 expression, a comprehensive library of C. albicans strains containing artificially activated forms of zinc cluster transcription factors was screened for suitable candidates. The screening was conducted on medium containing mycophenolic acid because mycophenolic acid is also a substrate of Flu1 and a strain expressing a hyperactive zinc cluster transcription factor that upregulates FLU1 expression should exhibit an easily recognisable mycophenolic acid-resistant phenotype. Further, FACS analysis, quantitative real-time RT-PCR analysis, broth microdilution assays as well as histatin 5 assays were conducted to analyse the mechanism and the regulation of histatin 5 resistance. Several zinc cluster transcription factors caused mycophenolic acid resistance and upregulated FLU1 expression. Of those, only hyperactive Mrr1 was able to confer increased histatin 5 resistance. Finding Mrr1 to confer histatin 5 resistance was highly interesting as fluconazole-resistant strains with naturally occurring Mrr1 gain of function mutations exist, which were isolated from HIV-infected patients with oral candidiasis. These Mrr1 gain of function mutations as well as artificially activated Mrr1 cause fluconazole resistance by upregulation of the efflux pump MDR1 and other target genes. In the course of the study, it was found that expression of different naturally occurring MRR1 gain-of-function mutations in the SC5314 wild type background caused increased FLU1 expression and increased histatin 5 resistance. The same was true for fluconazole-resistant clinical isolates with Mrr1 gain of function mutations, which also caused the overexpression of FLU1. Those cells were less efficiently killed by histatin 5 dependent on Mrr1. Surprisingly, FLU1 contributed only little to histatin 5 resistance, rather, overexpression of MDR1 mainly contributed to the Mrr1-mediated histatin 5 resistance, but also additional Mrr1-target genes were involved. These target genes are yet to be uncovered. Moreover, if a link between the yet unknown Mrr1-target genes contributing to fluconazole resistance and increased histatin 5 resistance can be drawn remains to be discovered upon finding of the responsible target genes. Collectively, this study contributes to the understanding of the impact of prolonged antifungal exposure on the interaction between host and fungus. Drug therapy can give rise to resistance evolution resulting in strains that have not only developed resistance to fluconazole but also to an innate host mechanism, which allows adaption to the host niche even in the absence of the drug. / Antimykotika wie Fluconazol werden häufig zur Behandlung von C. albicans Infektionen der Mundschleimhaut verwendet. Dabei stellt eine langzeitige Behandlung der Pilzinfektion mit Fluconazol ein Risiko zur Resistenzentwicklung dar. C. albicans kann sich an solche Umweltveränderungen anpassen, indem es die Genexpression reguliert oder genetisch veränderte Varianten produziert, welche in der Population entstehen. Adaptierte Varianten tragen häufig aktivierende Mutationen in Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren, welche die Hochregulierung der Expression von Genen verursachen, darunter solche, die für Multidrug-Effluxpumpen kodieren und dadurch Antimykotikaresistenz verleihen können. MDR1, reguliert durch den Zink-Cluster-Transkriptionsfaktor Mrr1, sowie CDR1 und CDR2, reguliert durch den Zink-Cluster-Transkriptionsfaktor Tac1, sind bekannte Beispiele für Effluxpumpen, die das Antimykotikum Fluconazol aus der Pilzzelle extrudieren und somit zum Überleben der Pilzzelle beitragen. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob C. albicans eine Resistenz gegen das antimikrobielle Peptid Histatin 5 entwickeln kann, das in der Mundhöhle des menschlichen Wirtes als erste Verteidigungsbarriere gegen den Pilz dient. Kürzlich wurde gezeigt, dass C. albicans Histatin 5 über die Effluxpumpe Flu1 aus der Candia-Zelle heraustransportiert (Li et al., 2013). Da Effluxpumpen häufig durch Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren reguliert werden, könnte auch die Flu1-Effluxpumpe durch solch einen Transkriptionsfaktor reguliert werden, der in einer hyperaktiven Form die Expression der Effluxpumpe hochregulieren könnte, was wiederrum zu einem erhöhten Export von Histatin 5 und folglich zur Histatin 5 Resistenz führen könnte. Um einen Zink-Cluster-Transkriptionsfaktor zu finden, der die FLU1-Expression hochreguliert, wurde mit Hilfe einer Bibliothek von C. albicans-Stämmen, die künstlich aktivierte Formen von Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren enthält, nach geeigneten Kandidaten gesucht. Das Screening wurde auf Mycophenolsäure-haltigem Medium durchgeführt, da Mycophenolsäure ebenfalls ein Substrat von Flu1 ist. Folglich sollte ein Stamm mit hyperaktivem Zink-Cluster-Transkriptionsfaktor, welcher die FLU1-Expression hochreguliert, einen leicht erkennbaren Mycophenolsäure-resistenten Phänotyp aufweisen. Weiterhin wurden FACS-Analysen, quantitative real-time RT-PCR-Analysen, Broth microdilution-Assays sowie Histatin 5-Assays durchgeführt, um den Mechanismus und die Regulierung der Histatin-5-Resistenz zu analysieren. Mehrere Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren verursachten Mycophenolsäure-Resistenz und erhöhten die FLU1-Expression. Von diesen war nur hyperaktives Mrr1 in der Lage, eine erhöhte Histatin-5-Resistenz zu verleihen. Das Auffinden von Mrr1 als Regulator der Histatin 5-Resistenz war hochinteressant, da fluconazolresistente Stämme mit natürlich vorkommenden MRR1 gain-of-function Mutationen existieren, die aus HIV-infizierten Patienten mit oropharyngealer Candidiasis isoliert wurden. Diese gain-of-function Mutationen sowie künstlich aktivierendes Mrr1 verursachen Fluconazol-Resistenz durch Hochregulation der Effluxpumpe MDR1 und anderer Zielgene. Im Verlauf der Studie wurde herausgefunden, dass verschiedene natürlich vorkommende MRR1 gain-of-function Mutationen im SC5314 Wildtyp Hintergrund eine erhöhte FLU1-Expression und eine erhöhte Histatin-5-Resistenz verursachten. Das Gleiche galt für Fluconazol-resistente klinische Isolate mit Mrr1 gain-of-function Mutationen, welche die Überexpression von FLU1 verursachten. Zellen dieser Isolate wurden, abhängig von Mrr1, weniger wirksam durch Histatin 5 abgetötet. Überraschenderweise trug FLU1 nur wenig zur Histatin-5-Resistenz bei, vielmehr trug die Überexpression von MDR1 hauptsächlich zur Mrr1-vermittelten Histatin-5-Resistenz bei, aber auch weitere Mrr1-Zielgene waren daran beteiligt. Diese Mrr1-Zielgene gilt es nun noch zu entdecken. Ob ein Zusammenhang zwischen diesen noch unbekannten Mrr1-Zielgenen hergestellt werden kann, die zur Fluconazolresistenz sowie zu einer erhöhten Histatin-5-Resistenz beitragen, wird erst nach dem Auffinden der verantwortlichen Zielgene geprüft werden können. Zusammenfassend trägt diese Studie zum Verständnis der Auswirkungen einer anhaltenden antimykotischen Exposition auf die Interaktion zwischen Wirt und Pilz bei. Eine medikamentöse Therapie kann zu einer Resistenzentwicklung führen, aus der Stämme hervorgehen, welche nicht nur eine Resistenz gegen Fluconazol entwickelt haben, sondern gleichzeitig eine Resistenz gegen einen angeborenen Wirtsabwehrmechanismus, der eine Adaption an die Wirtsnische auch in Abwesenheit des Antimykotikums ermöglicht.

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