Dermatofitoses são comumente causadas por fungos que parasitam pele e unha de humanos, cuja propagação depende do contato entre os hospedeiros infectados e não infectados. Muitos fatores contribuem para a patogenicidade dos dermatófitos, dentre eles, a capacidade de se instalar no ambiente ácido da pele se reveste de importância. Sendo assim, para ser bem sucedido, o dermatófito precisa ter capacidade aderente, germinação e penetração rápida das hifas e, portanto, dispor de uma maquinaria metabólica que atue de forma eficiente em pH ácido. A fim de identificar genes supostamente expressos nos passos iniciais da infecção, submetemos a linhagem H6 do dermatófito T. rubrum ao pH ácido por 30 minutos e 1 hora e isolamos dessas condições experimentais os transcritos com elevada expressão, empregando a metodologia de Biblioteca Subtrativa Supressiva (SSH). Obtivemos um total de 234 unigenes cujos transcritos revelaram ampla diversidade funcional. Esses transcritos estão envolvidos em 13 processos celulares diferentes, tais como, metabolismo, defesa e virulência, síntese de proteínas e transporte celular. Desses, confirmamos por Northern blotting, os genes que expressam as proteínas carboxipeptidase S1, acetoamidase, aconitase, dessaturase, a proteína TINA, transportador de aminoácidos, fator de alongamento alfa 1, proteína ribossomal L10, e uma proteína hipotética. Nesses experimentos também foi utilizada a linhagem de T. rubrum pacC-1, que tem o seu gene pacC rompido, com o objetivo de verificar se estes genes isolados seriam regulados pela proteína PacC. O gene pacC codifica uma proteína homóloga ao regulador transcricional PacC/Rim101p da conservada via de sinalização do pH. Verificamos que o gene pacC se expressa preferencialmente em pH 8.0 e que embora o padrão de processamento da proteína PacC seja dependente do pH a forma íntegra da proteína PacC foi identificada tanto em pH ácido como alcalino. Por outro lado, o mutante pacC-1 apresentou diminuida capacidade infectiva em fragmentos de unha humana quando comparado com a linhagem selvagem. Além disto, a atividade queratínolitica do mutante também se mostrou diminuída quando comparada ao controle, confirmando o papel da proteína PacC na capacidade infectiva do T. rubrum. / Dermatophytosis is commonly caused by fungi that parasite human skin and nail, whose propagation depends on the contact between infected and noninfected hosts. Many factors contribute to the pathogenicity of the dermatophytes. Among them, the capacity to install in the skin´s acid ambient bears great importance. Thus, in order to be successful, the dermatophyte needs to have adhering capacity, fast germination and penetration of hyphae and, therefore, needs to afford a metabolic machinery which acts efficiently in acid pH. In order to identify genes supposedly expressed in the initial steps of infection, we submitted the strain H6 of the dermatophyte T. rubrum to the acid pH for 30 minutes and 1 hour and isolated, from this experimental conditions, the transcripts with high expression, employing the suppression subtractive hybridization (SSH). We obtained a total of 234 unigenes whose transcripts revealed a wide functional diversity. These transcripts are involved in 13 different cell processes, such as metabolism, defense and virulence, protein synthesis and cell transport. Among these, we confirmed through Northern blotting the genes which express the proteins carboxipeptidase S1, acetamidase, aconitase, fatty acid desaturase, NIMA interactive protein (TINA), amino acid permease, elongation factor 1-alpha, 60S ribosomal protein L10 and a hypothetical protein. In these experiments, we also used the T. rubrum pacC- 1 strain, which has its pacC gene disrupted, aiming at verifying whether these isolated genes would be regulated by the PacC protein. The pacC gene encodes a protein homologous to the PacC/Rim101p transcriptional regulator of the conserved route of pH signaling. We verified that the pacC gene is expressed preferentially in both pH, and that although the processing pattern of the PacC protein is dependent on the pH, the full form of the PacC was identified as alkaline. On the other hand, the pacC-1 mutant presented diminished infecting capacity in human nail fragments when compared to the wild strain. Moreover, the keratinolytic activity of the mutant also seemed diminished when compared to the control, confirming the role of the PacC protein in the infecting capacity of T. rubrum.

A regulação da expressão gênica é essencial para os fungos se adaptarem às adversidades ambientais, como alterações no pH extracelular, escassez de nutrientes, força iônica e oscilações de temperatura. A resposta adaptativa ao pH ambiente é bem caracterizada em fungos modelo como Aspergillus nidulans, e envolve a via de transdução de sinal constituída pelos produtos dos genes pal e pacC. No dermatófito Trichophyton rubrum, o gene pacC foi inativado, e a linhagem mutante apresentou uma diminuição na atividade das queratinases, indicando que, de alguma forma, este gene está envolvido na regulação da atividade queratinolítica deste dermatófito, e consequentemente na sua virulência e patogenicidade. Além disto, a glicosilação protéica é uma importante forma de regulação pós traducional, estruturando e estabilizando glicoproteínas que podem ser da via secretória, da parede ou da membrana celular. O processo de glicosilação protéica sofre influência do pH extracelular e da fonte nutricional. Foi ainda relatado que este tipo de regulação pós traducional também sofre influência dos genes palB e pacC, indicando que estes genes tenham um papel na glicosilação de enzimas secretadas. O objetivo deste trabalho foi analisar a influência do pH e da fonte nutricional na expressão de genes que codificam enzimas de N- e O-manosilação, e sua possível modulação pela proteína PacC no dermatófito T. rubrum. Para tanto, foi analisado, por PCR em tempo real, o perfil transcricional destes genes nas linhagens H6 (controle) e pacC-1, utilizando-se como fonte de carbono glicose, glicose e glicina ou queratina em vários tempos de cultivo, em pH 5,0 ou 8,0. A análise da expressão gênica revelou que quando a linhagem controle é cultivada em queratina em pH 5,0 ocorre um aumento da expressão da O-manosiltransferase, comparado com o cultivo em glicina com glicose e glicose. Porém, nestas mesmas condições o gene da N-manosiltransferase da linhagem mutante apresenta maiores níveis de expressão que os da linhagem controle. Em pH 8,0 pode-se notar grande semelhança entre os perfis de expressão apresentados por estes dois genes. Os resultados obtidos indicam que o gene pacC tem um papel importante no sensoriamento de nutrientes em meio ácido, modulando a expressão destas transferases, nas condições avaliadas. Estas enzimas podem ativar proteínas que atuam na hidrólise da queratina, ou mesmo formar glicoproteínas de parede celular que são essenciais na adesão do fungo à célula do hospedeiro, sugerindo um papel das manosiltransferases no processo infeccioso. / Gene expression regulation is essential for fungi to adapt to environmental adversities, such as changes in the extracellular pH, nutrient starvation, ionic strength, and temperature. The adaptive response to ambient pH is well characterized in model fungi such as Aspergillus nidulans, and involves the signal transduction pathway consisting of the products of the pal and pacC genes. In the dermatophyte Trichophyton rubrum, the pacC gene was inactivated and the mutant strain showed a decreased activity of keratinases, indicating that, somehow, this gene is involved in the regulation of the keratonolytic activity of this dermatophyte, and consequently in its virulence and pathogenicity. Moreover, protein glycosylation is an important form of post-translational regulation, playing a role in protein folding and stability of glycoproteins of the secretory pathway, cell wall or membrane. The process of protein glycosylation is influenced by extracellular pH and nutritional source. It has also been reported that this type of post-translational regulation is also influenced by the palB and pacC genes, indicating that these genes have a role in glycosylation of secreted enzymes. The objective of this study was to analyze the influence of the pH and nutritional source in the expression of the genes coding for the N-and O-manosylation enzymes, and their possible modulation by PacC in the dermatophyte T. rubrum. To this end, the transcriptional profile of these genes was analyzed, by Real Time PCR, in the H6 (control) and pacC-1 strains, using glucose, glucose with glycine, or keratin as the carbon source, in several culture times, at pH 5.0 or 8.0. Gene expression analysis showed that when the control strain is grown in keratin at pH 5.0 there is an increased expression of the O-manosyltransferase encoding gene, compared to the cultivation in glucose and glucose with glycine. However, at the same conditions the gene coding for the N-manosyltransferase presented higher levels of expression in the mutant strain in relation to the control strain. At pH 8.0 there is a great similarity between the expression profile of these two genes. The obtained results indicate that pacC gene plays an important role in nutrient sensing at acidic pH by modulating the expression of these transferases in the conditions evaluated. These enzymes can activate proteins that play roles in the hydrolysis of keratin, or even forming cell wall glycoproteins that are essential for the adhesion of the fungus to the host cell, suggesting a role of the manosyltransferases in the infectious process.

Dermatofitoses são comumente causadas por fungos que parasitam pele e unha de humanos, cuja propagação depende do contato entre os hospedeiros infectados e não infectados. Muitos fatores contribuem para a patogenicidade dos dermatófitos, dentre eles, a capacidade de se instalar no ambiente ácido da pele se reveste de importância. Sendo assim, para ser bem sucedido, o dermatófito precisa ter capacidade aderente, germinação e penetração rápida das hifas e, portanto, dispor de uma maquinaria metabólica que atue de forma eficiente em pH ácido. A fim de identificar genes supostamente expressos nos passos iniciais da infecção, submetemos a linhagem H6 do dermatófito T. rubrum ao pH ácido por 30 minutos e 1 hora e isolamos dessas condições experimentais os transcritos com elevada expressão, empregando a metodologia de Biblioteca Subtrativa Supressiva (SSH). Obtivemos um total de 234 unigenes cujos transcritos revelaram ampla diversidade funcional. Esses transcritos estão envolvidos em 13 processos celulares diferentes, tais como, metabolismo, defesa e virulência, síntese de proteínas e transporte celular. Desses, confirmamos por Northern blotting, os genes que expressam as proteínas carboxipeptidase S1, acetoamidase, aconitase, dessaturase, a proteína TINA, transportador de aminoácidos, fator de alongamento alfa 1, proteína ribossomal L10, e uma proteína hipotética. Nesses experimentos também foi utilizada a linhagem de T. rubrum pacC-1, que tem o seu gene pacC rompido, com o objetivo de verificar se estes genes isolados seriam regulados pela proteína PacC. O gene pacC codifica uma proteína homóloga ao regulador transcricional PacC/Rim101p da conservada via de sinalização do pH. Verificamos que o gene pacC se expressa preferencialmente em pH 8.0 e que embora o padrão de processamento da proteína PacC seja dependente do pH a forma íntegra da proteína PacC foi identificada tanto em pH ácido como alcalino. Por outro lado, o mutante pacC-1 apresentou diminuida capacidade infectiva em fragmentos de unha humana quando comparado com a linhagem selvagem. Além disto, a atividade queratínolitica do mutante também se mostrou diminuída quando comparada ao controle, confirmando o papel da proteína PacC na capacidade infectiva do T. rubrum. / Dermatophytosis is commonly caused by fungi that parasite human skin and nail, whose propagation depends on the contact between infected and noninfected hosts. Many factors contribute to the pathogenicity of the dermatophytes. Among them, the capacity to install in the skin´s acid ambient bears great importance. Thus, in order to be successful, the dermatophyte needs to have adhering capacity, fast germination and penetration of hyphae and, therefore, needs to afford a metabolic machinery which acts efficiently in acid pH. In order to identify genes supposedly expressed in the initial steps of infection, we submitted the strain H6 of the dermatophyte T. rubrum to the acid pH for 30 minutes and 1 hour and isolated, from this experimental conditions, the transcripts with high expression, employing the suppression subtractive hybridization (SSH). We obtained a total of 234 unigenes whose transcripts revealed a wide functional diversity. These transcripts are involved in 13 different cell processes, such as metabolism, defense and virulence, protein synthesis and cell transport. Among these, we confirmed through Northern blotting the genes which express the proteins carboxipeptidase S1, acetamidase, aconitase, fatty acid desaturase, NIMA interactive protein (TINA), amino acid permease, elongation factor 1-alpha, 60S ribosomal protein L10 and a hypothetical protein. In these experiments, we also used the T. rubrum pacC- 1 strain, which has its pacC gene disrupted, aiming at verifying whether these isolated genes would be regulated by the PacC protein. The pacC gene encodes a protein homologous to the PacC/Rim101p transcriptional regulator of the conserved route of pH signaling. We verified that the pacC gene is expressed preferentially in both pH, and that although the processing pattern of the PacC protein is dependent on the pH, the full form of the PacC was identified as alkaline. On the other hand, the pacC-1 mutant presented diminished infecting capacity in human nail fragments when compared to the wild strain. Moreover, the keratinolytic activity of the mutant also seemed diminished when compared to the control, confirming the role of the PacC protein in the infecting capacity of T. rubrum.

A regulação da expressão gênica é essencial para os fungos se adaptarem às adversidades ambientais, como alterações no pH extracelular, escassez de nutrientes, força iônica e oscilações de temperatura. A resposta adaptativa ao pH ambiente é bem caracterizada em fungos modelo como Aspergillus nidulans, e envolve a via de transdução de sinal constituída pelos produtos dos genes pal e pacC. No dermatófito Trichophyton rubrum, o gene pacC foi inativado, e a linhagem mutante apresentou uma diminuição na atividade das queratinases, indicando que, de alguma forma, este gene está envolvido na regulação da atividade queratinolítica deste dermatófito, e consequentemente na sua virulência e patogenicidade. Além disto, a glicosilação protéica é uma importante forma de regulação pós traducional, estruturando e estabilizando glicoproteínas que podem ser da via secretória, da parede ou da membrana celular. O processo de glicosilação protéica sofre influência do pH extracelular e da fonte nutricional. Foi ainda relatado que este tipo de regulação pós traducional também sofre influência dos genes palB e pacC, indicando que estes genes tenham um papel na glicosilação de enzimas secretadas. O objetivo deste trabalho foi analisar a influência do pH e da fonte nutricional na expressão de genes que codificam enzimas de N- e O-manosilação, e sua possível modulação pela proteína PacC no dermatófito T. rubrum. Para tanto, foi analisado, por PCR em tempo real, o perfil transcricional destes genes nas linhagens H6 (controle) e pacC-1, utilizando-se como fonte de carbono glicose, glicose e glicina ou queratina em vários tempos de cultivo, em pH 5,0 ou 8,0. A análise da expressão gênica revelou que quando a linhagem controle é cultivada em queratina em pH 5,0 ocorre um aumento da expressão da O-manosiltransferase, comparado com o cultivo em glicina com glicose e glicose. Porém, nestas mesmas condições o gene da N-manosiltransferase da linhagem mutante apresenta maiores níveis de expressão que os da linhagem controle. Em pH 8,0 pode-se notar grande semelhança entre os perfis de expressão apresentados por estes dois genes. Os resultados obtidos indicam que o gene pacC tem um papel importante no sensoriamento de nutrientes em meio ácido, modulando a expressão destas transferases, nas condições avaliadas. Estas enzimas podem ativar proteínas que atuam na hidrólise da queratina, ou mesmo formar glicoproteínas de parede celular que são essenciais na adesão do fungo à célula do hospedeiro, sugerindo um papel das manosiltransferases no processo infeccioso. / Gene expression regulation is essential for fungi to adapt to environmental adversities, such as changes in the extracellular pH, nutrient starvation, ionic strength, and temperature. The adaptive response to ambient pH is well characterized in model fungi such as Aspergillus nidulans, and involves the signal transduction pathway consisting of the products of the pal and pacC genes. In the dermatophyte Trichophyton rubrum, the pacC gene was inactivated and the mutant strain showed a decreased activity of keratinases, indicating that, somehow, this gene is involved in the regulation of the keratonolytic activity of this dermatophyte, and consequently in its virulence and pathogenicity. Moreover, protein glycosylation is an important form of post-translational regulation, playing a role in protein folding and stability of glycoproteins of the secretory pathway, cell wall or membrane. The process of protein glycosylation is influenced by extracellular pH and nutritional source. It has also been reported that this type of post-translational regulation is also influenced by the palB and pacC genes, indicating that these genes have a role in glycosylation of secreted enzymes. The objective of this study was to analyze the influence of the pH and nutritional source in the expression of the genes coding for the N-and O-manosylation enzymes, and their possible modulation by PacC in the dermatophyte T. rubrum. To this end, the transcriptional profile of these genes was analyzed, by Real Time PCR, in the H6 (control) and pacC-1 strains, using glucose, glucose with glycine, or keratin as the carbon source, in several culture times, at pH 5.0 or 8.0. Gene expression analysis showed that when the control strain is grown in keratin at pH 5.0 there is an increased expression of the O-manosyltransferase encoding gene, compared to the cultivation in glucose and glucose with glycine. However, at the same conditions the gene coding for the N-manosyltransferase presented higher levels of expression in the mutant strain in relation to the control strain. At pH 8.0 there is a great similarity between the expression profile of these two genes. The obtained results indicate that pacC gene plays an important role in nutrient sensing at acidic pH by modulating the expression of these transferases in the conditions evaluated. These enzymes can activate proteins that play roles in the hydrolysis of keratin, or even forming cell wall glycoproteins that are essential for the adhesion of the fungus to the host cell, suggesting a role of the manosyltransferases in the infectious process.

Trichophyton rubrum, importante agente de dermatofitoses, é um fungo queratinofílico, capaz de parasitar tecidos como pele e unha. É o principal responsável pelas dermatofitoses crônicas e refratárias ao tratamento e como é uma espécie antropofílica encontra-se muito bem adaptado ao parasitismo humano. Por tratar-se de uma micose cutânea, torna-se necessário o estudo dos fenômenos que ocorrem durante o encontro deste fungo com uma das principais células do sistema imunológico que primeiramente reconhecem o antígeno. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é estudar a interação de T.rubrum com macrófagos, para aumentar o conhecimento dos mecanismos envolvidos na resposta imunológica nesta importante patologia. Para isso, foram realizados ensaios de fagocitose de conídios de T.rubrum, seguidos da análise da expressão de moléculas de superfície celular, dosagem de citocinas e viabilidade de macrófagos. Verificamos que o exoantígeno de T.rubrum provocou diminuição da fagocitose de conídios e partículas de zymosan pelos macrófagos. Entretanto, o exoantígeno não interferiu na expressão de moléculas de superfície celular e não foi capaz de estimular os macrófagos a secretar TNF-α, IL-12, IL-10 e óxido nítrico. Já os conídios fagocitados por macrófagos, provocaram diminuição significativa na expressão de suas moléculas de superfície, tais como MHC classe II, CD80 e CD54. Após fagocitose de conídios, os macrófagos foram capazes de secretar uma grande quantidade de TNF-α e IL-10 e após 8 horas de cultivo, os conídios internalizados iniciaram processo de formação de hifa, provocando lise e a conseqüente morte destas células. Por estes achados e pelos estudos prévios já realizados com o T.rubrum, pensamos que a persistência desta infecção fúngica possa estar relacionada com a ação inibitória do fungo sobre os macrófagos, levando à cronicidade observada nestas lesões. / Trichophyton rubrum is the most common pathogen causing dermatophytosis, accounting for approximately 80% of the reported cases of onychomycosis. Since 90% of the chronic dermatophyte infections are caused by T. rubrum, it is likely that this pathogen must have evolved mechanisms that evade or suppress cell-mediated immunity. Several reports have highlighted the participation of phagocytes in the immune defense against fungi; however, few studies have addressed the role of these cells in dermatophytosis. In this study, we investigated the interactions of resident and peritoneal macrophages with T. rubrum. We show here that the interaction of T. rubrum conidia with resident macrophages results in the production of TNF-α and IL-10 but not IL-12 and nitric oxide. Infected macrophages down-regulated the expression of co-stimulatory molecules (CD80 and CD54). We also show that phagocytosis of T. rubrum conidia is inhibited by the addition of fungal exoantigens or mannan. Cytotoxicity assays indicated that after 8 h of conidia ingestion macrophage viability decreased drastically. Electron microscopy revealed that the ingested conidia grow and differentiate into hyphae inside macrophages leading to rupture of the macrophage membrane.

Trichophyton rubrum, importante agente de dermatofitoses, é um fungo queratinofílico, capaz de parasitar tecidos como pele e unha. É o principal responsável pelas dermatofitoses crônicas e refratárias ao tratamento e como é uma espécie antropofílica encontra-se muito bem adaptado ao parasitismo humano. Por tratar-se de uma micose cutânea, torna-se necessário o estudo dos fenômenos que ocorrem durante o encontro deste fungo com uma das principais células do sistema imunológico que primeiramente reconhecem o antígeno. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é estudar a interação de T.rubrum com macrófagos, para aumentar o conhecimento dos mecanismos envolvidos na resposta imunológica nesta importante patologia. Para isso, foram realizados ensaios de fagocitose de conídios de T.rubrum, seguidos da análise da expressão de moléculas de superfície celular, dosagem de citocinas e viabilidade de macrófagos. Verificamos que o exoantígeno de T.rubrum provocou diminuição da fagocitose de conídios e partículas de zymosan pelos macrófagos. Entretanto, o exoantígeno não interferiu na expressão de moléculas de superfície celular e não foi capaz de estimular os macrófagos a secretar TNF-α, IL-12, IL-10 e óxido nítrico. Já os conídios fagocitados por macrófagos, provocaram diminuição significativa na expressão de suas moléculas de superfície, tais como MHC classe II, CD80 e CD54. Após fagocitose de conídios, os macrófagos foram capazes de secretar uma grande quantidade de TNF-α e IL-10 e após 8 horas de cultivo, os conídios internalizados iniciaram processo de formação de hifa, provocando lise e a conseqüente morte destas células. Por estes achados e pelos estudos prévios já realizados com o T.rubrum, pensamos que a persistência desta infecção fúngica possa estar relacionada com a ação inibitória do fungo sobre os macrófagos, levando à cronicidade observada nestas lesões. / Trichophyton rubrum is the most common pathogen causing dermatophytosis, accounting for approximately 80% of the reported cases of onychomycosis. Since 90% of the chronic dermatophyte infections are caused by T. rubrum, it is likely that this pathogen must have evolved mechanisms that evade or suppress cell-mediated immunity. Several reports have highlighted the participation of phagocytes in the immune defense against fungi; however, few studies have addressed the role of these cells in dermatophytosis. In this study, we investigated the interactions of resident and peritoneal macrophages with T. rubrum. We show here that the interaction of T. rubrum conidia with resident macrophages results in the production of TNF-α and IL-10 but not IL-12 and nitric oxide. Infected macrophages down-regulated the expression of co-stimulatory molecules (CD80 and CD54). We also show that phagocytosis of T. rubrum conidia is inhibited by the addition of fungal exoantigens or mannan. Cytotoxicity assays indicated that after 8 h of conidia ingestion macrophage viability decreased drastically. Electron microscopy revealed that the ingested conidia grow and differentiate into hyphae inside macrophages leading to rupture of the macrophage membrane.

Human fungal superficial infections are mainly caused by dermatophytes. These infections are distributed worldwide, common for people of all ages, in both sexes. The current treatments include taking oral antifungal drugs and topical therapy. However, treatments of superficial infections can be challenging in children and elderly mainly due to compliance issues and associated potential health risks and side-effects. Photo dynamic therapy (PDT) is a novel approach to treat fungal superficial infections. In this approach, light is used to excite a photosensitizer to turn readily available oxygen into reactive oxygen species (ROS) to kill the pathogen. In this research, we have used the pathogenic dermatophyte Trichophyton rubrum as a model to screen for photosensitizers and identify the best combinations of photosensitizer X carrier X light exposure time against T. rubrum. I obtained the In vitro photosensitizers’ Minimum Inhibitory Concentration (MIC), Minimum Fungicidal Concentration (MFC), carrier inhibitory and fungicidal combinations experimental results. In addition, ex vivo experimental results for photosensitizer and carrier systematic treatments are presented with both nail pieces and nail well apparatus. The in vitro results confirm the fungicidal ability of photosensitizer Methylene Blue and natural extracts Inula, Propolis and St. John’s Wort to T. rubrum. For ex vivo experiments, among the three natural extracts, only Inula showed promising fungicidal effect on nail pieces. Methylene Blue and carrier, Methylene Blue plus Inula and carrier combinations at certain concentrations all showed strong nail penetration ability and fungicidal effect against T. rubrum infection. These results suggest promising avenues for further clinical research and application of PDT. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

O dermatófito Trichophyton rubrum é um fungo filamentoso, antropofílico que infecta preferencialmente tecidos queratinizados, e é o agente etiológico mais frequentemente isolado em casos de dermatofitoses humanas. Recentemente, este fungo tornou-se a causa de infecções profundas e generalizadas em pacientes imunocomprometidos. As estratégias terapêuticas para controlar esse tipo de infecção apresentam várias limitações, como o aparecimento de linhagens resistentes e o número restrito de alvos celulares disponíveis. Novas estratégias terapêuticas são necessárias, sendo o foco de muitas investigações. Acriflavina é uma droga citotóxica com atividade antifúngica envolvida na inibição da topoisomerase. Embora seja um composto intercalante de DNA, já foi relatada a super expressão de genes que codificam enzimas envolvidas no transporte de elétrons na cadeia respiratória mitocondrial e no transporte de ferro em resposta a esta droga, sugerindo um amplo espectro de efeitos celulares. A fim de melhor compreender seus efeitos moleculares, o objetivo deste trabalho foi avaliar o transcriptoma de T. rubrum em resposta a acriflavina. Os perfis transcricionais em resposta a esta droga foram analisados utilizando a metodologia de RNA-seq empregando o sequenciamento em larga escala SOLiD System. Foram comparadas quatro bibliotecas sendo uma o cultivo de T. rubrum em meio Sabouraud e três períodos de exposição à droga: 3 horas, 12 horas e 24 horas. Foram geradas aproximadamente 200 milhões de reads, as quais foram filtradas e alinhadas no genoma de T. rubrum disponível no Dermatophyte Comparative Database Broad Institute utilizando os algoritmos Bowtie e Tophat. As reads alinhadas foram processadas utilizando os algoritmos Cufflinks e Cuffdiff para estimar a abundancia dos transcritos e testar os genes diferencialmente expressos entre o controle e as condições de exposição à droga. Foram identificados 3.153 genes diferencialmente expressos. Após o estabelecimento de critérios mais estringentes, foram selecionados 490 genes diferencialmente expressos em resposta à droga. Estes genes estão relacionados a vários processos celulares como reações de oxidação e redução, transporte transmembrana, transporte de íons e metais e a patogenicidade. Os genes envolvidos com patogenicidade foram reprimidos, sugerindo que a droga interfira com processos importantes para instalação e manutenção da infecção no hospedeiro. Outros fatores de virulência como genes envolvidos no ciclo do glioxilato, também foram reprimidos pela droga. Além disso, genes da via de biossíntese do ergosterol foram reprimidos pela droga, o que constitui um provável novo mecanismo de ação de acriflavina. Os resultados obtidos nesta análise em larga escala contribuem com a elucidação dos mecanismos moleculares envolvidos na adaptação ao estresse em dermatófitos e podem auxiliar o desenvolvimento de novas drogas antifúngicas. Além disso, estes resultados contribuem com a anotação do genoma e transcritoma de T. rubrum e outros dermatófitos. / The dermatophyte Trichophyton rubrum is an anthropophilic filamentous fungus that infects keratinized tissues and is the most common etiologic agent isolated in cases of human dermatophytoses. Recently, it has become the cause of deep and widespread infections in immunocompromised patients. Therapeutic strategies to control these infections have several limitations, such as the appearence of resistant strains and the limited number of antifungal cellular targets. New therapeutic strategies are necessary, being the focus of many investigations. Acriflavine is a cytotoxic drug with antifungal activity involved in topoisomerase inhibition. Although it presents DNA intercalating properties, it has already been reported the over-expression of genes coding for enzymes involved in mitochondrial respiratory-electron transport and in iron transport in response to this drug, suggesting a broad spectra of cellular effects. In order to better understand its molecular effects we evaluated T. rubrum transcriptome in response to acriflavine in a time-course assay using the next generation sequencing technology SOLiD System. RNA-seq was performed comparing T. rubrum growth in Sabouraud medium as the control and the three periods of drug exposure, 3h, 12h, and 24h. RNA-seq generated approximately 200 million short reads that were mapped to the Broad Institutes Dermatophyte Comparative Database using Bowtie and TopHat algoritms. Differential gene expression analysis was performed using Cufflinks and Cuffdiff. It was identified 3,153 differentially expressed genes. A more stringent cut-off threshold was established and this analysis revealed a subset of 490 genes modulated in response to the stress caused by exposure of T. rubrum to acriflavine. These genes are involved in various cellular processes such as oxidation-reduction reactions, transmembrane transport, metal ion binding, and pathogenicity. The genes involved in pathogenicity were down-regulated, suggesting that this drug interferes with virulence factors that allow the development of infection and persistence of the dermatophyte in the host. Other virulence factors such as genes involved in the glyoxylate cycle were also repressed by the drug. Moreover, genes involved in ergosterol biosynthesis pathway were down-regulated by the drug and may constitute a new mechanism of action of acriflavine. The results obtained in this large scale analysis provide insights into the molecular mechanisms underlying the responses of T. rubrum to stress conditions and may aid the development of new antifungal drugs. Furthermore, these results contribute to improve gene annotation and open reading frame prediction for T. rubrum and other dermatophyte genomes and transcriptomes.

Os dermatófitos são fungos que apresentam a capacidade de invadir o estrato córneo da pele e de outros tecidos queratinizados como os cabelos e as unhas. Esses fungos podem provocar infecções em qualquer local da pele, no entanto os pés, região inguinal, axilas, couro cabeludo e unhas são mais freqüentemente afetados. O Trichophyton rubrum é um fungo antropofílico responsável por aproximadamente 80% das micoses superficiais em humanos. Indivíduos saudáveis podem apresentar dermatofitoses, embora nesses indivíduos a doença ocorra de forma localizada. Por outro lado, indivíduos que apresentam comprometimento da imunidade celular tendem a apresentar formas mais disseminadas. Tendo o objetivo de avaliar a resposta imunológica celular de pacientes portadores de dermatofitoses extensas causadas pelo Trichophyton rubrum, utilizamos um método bastante sensível de avaliação da imunidade celular que mede a resposta linfoproliferativa a mitógenos como: a fitohemaglutinina (PHA); o anti-CD3 (OKT3); e o Pokeweed (PWM). Foram avaliadas também as respostas linfoproliferativas para antígenos como: o antígeno metabólico de Candida sp (CMA); o extrato antigênico do Trichophyton rubrum, e o peptídeo sintético (YIIDTGIDID) que corresponde ao principal epítopo do fungo. Avaliamos também a dosagem das citocinas IL-4, IL-10, IL-12 e IFN- sob estímulo inespecífico pela PHA e CMA, e sob estímulo específico pelo peptídeo imunodominante do fungo. Os resultados da imunofenotipagem celular para CD3, CD4, CD8, CD19, CD56 e CD206 nos mostraram que não houve diferença entre os grupos de controles e pacientes. Os resultados dos ensaios de linfoproliferação demonstraram diferenças significativas entre os grupos controles e pacientes sob o estímulo inespecífico do PWM e ao antígeno não relacionado CMA. Houve semelhança dos resultados para os grupos controles e pacientes frente ao estímulo pelo extrato antigênico, e diferenças significativas entre os grupos controles e pacientes frente ao peptídeo imunodominante, onde o índice de estimulação foi nitidamente superior para o grupo controle. A quantificação de citocinas demonstrou diferença significativa apenas para IFN- entre os grupos de controles e pacientes sob os estímulos de PHA e do peptídeo sintético. Podemos concluir que o extrato fúngico obtido é antigênico e induz linfoproliferação. No entanto, a resposta ao peptídeo YIIDTGIDID (Tri r2) foi mais específica. Nosso trabalho demonstrou que nem todos os pacientes com Dermatofitoses extensas apresentam uma resposta celular deficiente, pois esses pacientes demonstram respostas tanto para o extrato quanto para o peptídeo antigênico de Trichophyton rubrum / Dermatophytes are fungi that have the ability to invade the stratum corneum of the skin and other keratinized tissues such as hair and nails. These fungi can cause infections anywhere on the skin, however the feet, inguinal region, axillae, scalp and nails are most often affected. Trichophyton rubrum is an anthropophilic fungus responsible for approximately 80% of superficial mycoses in humans. Healthy individuals can present dermatophytoses, although in these individuals the involvement occurs on localized areas. On the other hand, individuals with impaired cellular immunity tend to have disseminated forms. With the aim of evaluating the cellular immune response of patients with extensive dermatophytosis caused by Trichophyton rubrum, we used a very sensitive method for assessing cellular immunity, measuring the lymphoproliferative response to mitogens such as: phytohemagglutinin (PHA); anti-CD3 (OKT3); and pokeweed (PWM). We also evaluated the lymphoproliferative response to antigens as: the metabolic antigen of Candida sp (CMA), the antigenic extract of Trichophyton rubrum; and the synthetic peptide (YIIDTGIDID) that corresponds to the main fungal epitope . We also evaluated the levels of IL-4, IL-10, IL-12 and IFN- after stimulation by PHA, CMA, and the immunodominant peptide of the fungus. The immunophenotyping results showed no differences between the groups of patients and controls. The lymphoproliferation test results showed significant differences between the groups of patients and controls under the PWM and CMA stimuli. There were similar results for the groups of controls and patients after the antigenic stimulation by the extract, and significant differences between the groups of controls and patients against the immunodominant peptide, being the stimulation index significantly higher for the control group. The cytokines quantification showed a significant difference between the groups of controls and patients only for IFN- under PHA and the synthetic peptide stimulation. We can conclude that the obtained fungal extract is antigenic and can stimulate lymphoproliferation. However the response to the peptide YIIDTGIDID (Tri r2) was more specific. We showed that not all patients with extensive dermatophytosis have an impaired cellular response, demonstrating responses to both the extract and the antigenic peptide of T. rubrum

Os dermatófitos são fungos que apresentam a capacidade de invadir o estrato córneo da pele e de outros tecidos queratinizados como os cabelos e as unhas. Esses fungos podem provocar infecções em qualquer local da pele, no entanto os pés, região inguinal, axilas, couro cabeludo e unhas são mais freqüentemente afetados. O Trichophyton rubrum é um fungo antropofílico responsável por aproximadamente 80% das micoses superficiais em humanos. Indivíduos saudáveis podem apresentar dermatofitoses, embora nesses indivíduos a doença ocorra de forma localizada. Por outro lado, indivíduos que apresentam comprometimento da imunidade celular tendem a apresentar formas mais disseminadas. Tendo o objetivo de avaliar a resposta imunológica celular de pacientes portadores de dermatofitoses extensas causadas pelo Trichophyton rubrum, utilizamos um método bastante sensível de avaliação da imunidade celular que mede a resposta linfoproliferativa a mitógenos como: a fitohemaglutinina (PHA); o anti-CD3 (OKT3); e o Pokeweed (PWM). Foram avaliadas também as respostas linfoproliferativas para antígenos como: o antígeno metabólico de Candida sp (CMA); o extrato antigênico do Trichophyton rubrum, e o peptídeo sintético (YIIDTGIDID) que corresponde ao principal epítopo do fungo. Avaliamos também a dosagem das citocinas IL-4, IL-10, IL-12 e IFN- sob estímulo inespecífico pela PHA e CMA, e sob estímulo específico pelo peptídeo imunodominante do fungo. Os resultados da imunofenotipagem celular para CD3, CD4, CD8, CD19, CD56 e CD206 nos mostraram que não houve diferença entre os grupos de controles e pacientes. Os resultados dos ensaios de linfoproliferação demonstraram diferenças significativas entre os grupos controles e pacientes sob o estímulo inespecífico do PWM e ao antígeno não relacionado CMA. Houve semelhança dos resultados para os grupos controles e pacientes frente ao estímulo pelo extrato antigênico, e diferenças significativas entre os grupos controles e pacientes frente ao peptídeo imunodominante, onde o índice de estimulação foi nitidamente superior para o grupo controle. A quantificação de citocinas demonstrou diferença significativa apenas para IFN- entre os grupos de controles e pacientes sob os estímulos de PHA e do peptídeo sintético. Podemos concluir que o extrato fúngico obtido é antigênico e induz linfoproliferação. No entanto, a resposta ao peptídeo YIIDTGIDID (Tri r2) foi mais específica. Nosso trabalho demonstrou que nem todos os pacientes com Dermatofitoses extensas apresentam uma resposta celular deficiente, pois esses pacientes demonstram respostas tanto para o extrato quanto para o peptídeo antigênico de Trichophyton rubrum / Dermatophytes are fungi that have the ability to invade the stratum corneum of the skin and other keratinized tissues such as hair and nails. These fungi can cause infections anywhere on the skin, however the feet, inguinal region, axillae, scalp and nails are most often affected. Trichophyton rubrum is an anthropophilic fungus responsible for approximately 80% of superficial mycoses in humans. Healthy individuals can present dermatophytoses, although in these individuals the involvement occurs on localized areas. On the other hand, individuals with impaired cellular immunity tend to have disseminated forms. With the aim of evaluating the cellular immune response of patients with extensive dermatophytosis caused by Trichophyton rubrum, we used a very sensitive method for assessing cellular immunity, measuring the lymphoproliferative response to mitogens such as: phytohemagglutinin (PHA); anti-CD3 (OKT3); and pokeweed (PWM). We also evaluated the lymphoproliferative response to antigens as: the metabolic antigen of Candida sp (CMA), the antigenic extract of Trichophyton rubrum; and the synthetic peptide (YIIDTGIDID) that corresponds to the main fungal epitope . We also evaluated the levels of IL-4, IL-10, IL-12 and IFN- after stimulation by PHA, CMA, and the immunodominant peptide of the fungus. The immunophenotyping results showed no differences between the groups of patients and controls. The lymphoproliferation test results showed significant differences between the groups of patients and controls under the PWM and CMA stimuli. There were similar results for the groups of controls and patients after the antigenic stimulation by the extract, and significant differences between the groups of controls and patients against the immunodominant peptide, being the stimulation index significantly higher for the control group. The cytokines quantification showed a significant difference between the groups of controls and patients only for IFN- under PHA and the synthetic peptide stimulation. We can conclude that the obtained fungal extract is antigenic and can stimulate lymphoproliferation. However the response to the peptide YIIDTGIDID (Tri r2) was more specific. We showed that not all patients with extensive dermatophytosis have an impaired cellular response, demonstrating responses to both the extract and the antigenic peptide of T. rubrum