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Comparative study of the activity and kinetic properties of malate dehydrogenase and pyruvate decarboxylase from Candida albicans, Malassezia pachydermatis, and Saccharomyces cerevisiae

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Abstract:

Candida albicans and Malassezia pachydermatis cause human and animal infections of the skin and internal organs. We compare the properties of two enzymes, pyruvate decarboxylase (PDC) and malate dehydrogenase (MDH), from these species and from Saccharomyces cerevisiae cultivated under aerobic and anaerobic conditions to find differences between the enzymes that adapt pathogens for virulence and help us in searching for new antifungal agents. Malassezia pachydermatis did not show any growth under anaerobic conditions, as opposed to C. albicans and S. cerevisiae. Under aerobic conditions, C. albicans showed the highest growth rate. Malassezia pachydermatis, contrary to the others, did not show any PDC activity, simultaneously showing the highest MDH activity under aerobic conditions and a Km value for oxaloacetate lower than S. cerevisiae. Candida albicans and S. cerevisiae showed a strong decrease in MDH activity under anaerobic conditions. Candida albicans shows four different isoforms of MDH, while M. pachydermatis and S. cerevisiae are characterized by two and three isoforms. Candida albicans shows about a twofold lower activity of PDC but, simultaneously, almost a threefold lower Km value for pyruvate in comparison with S. cerevisiae. The PDC apoform share under aerobic conditions in C. albicans was 47%, while in S. cerevisiae was only 26%; under anaerobic conditions, the PDC apoform decreased to 12% and 8%, respectively. The properties of enzymes from C. albicans show its high metabolic flexibility (contrary to M. pachydermatis) and cause easy switching between fermentative and oxidative metabolism. This feature allows C. albicans to cause both surface and deep infections. We take into consideration the use of thiamin antimetabolites as antifungal factors that can affect both oxidative and fermentative metabolism.

Candida albicans et Malassezia pachydermatis causent des infections de la peau et des organes internes chez l’humain et l’animal. Nous comparons ici les propriétés de deux enzymes, la pyruvate décarboxylase (PDC) et la malate déshydrogénase (MDH), de ces espèces et de Saccharomyces cerevisiae cultivées en aérobie et en anaérobie afin de trouver des différences entre les enzymes en fonction de la virulence de ces pathogènes et pour nous aider à trouver de nouveaux agents antifongiques. Malassezia pachydermatis, n’a démontré aucune croissance en anaérobie, contrairement à C. albicans et S. cerevisiae. En aérobie, C. albicans affichait le taux de croissance le plus élevé. M. pachydermatis, contrairement aux autres espèces, ne possédait aucune activité PDC, mais montrait en même temps la plus forte activité MDH en aérobie et une valeur de Km pour l’oxaloacétate plus faible que celle de S. cerevisiae. L’activité de la MDH diminuait fortement en anaérobie chez C. albicans et S. cerevisiae. Candida albicans possède quatre isoformes différentes de MDH alors que M. pachydermatis et S. cerevisiae se caractérisent par la présence de deux et trois isoformes respectivement. Candida albicans montrait une activité PDC environ deux fois plus faible et une valeur de Km presque trois fois plus faible pour le pyruvate que S. cerevisiae. La proportion de l’apo-PDC en aérobie était de 47 % chez C. albicans alors qu’elle n’était que de 26 % chez S. cerevisiae; en anaérobie, l’apo-PDC diminuait à 12 % et 8 % chez C. albicans et S. cerevisiae respectivement. Les propriétés des enzymes de C. albicans reflètent sa haute flexibilité métabolique (contrairement à M. pachydermatis) et favorisent un changement rapide entre le métabolisme fermentatif et le métabolisme oxydatif. Ceci permet à C. albicans de causer tant des infections de surface que des infections profondes. Nous considérons l’utilisation d’antimétabolites de la thiamine comme antifongiques qui pourraient affecter tant le métabolisme oxydatif que le métabolisme fermentatif.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-09-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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