Unraveling a Novel Sialidase in Allergy-Inducing Alternaria alternata fungus

Abstract

Alternaria alternata is a fungus involved in respiratory pathologies, both infection and allergy.Its spores are a very common potent aeroallergen source that is found mainly outdoors but can colonize indoor environments. Human exposure to these aeroallergens leads to sensitization and is associated with increased asthma severity.Sialidases are highly expressed in A. alternata spores. Sialidases are glycoside hydrolases responsible for removal of sialic acids from glycans on the cell surface. They have been implicated in the release of Influenza virus progeny from infected cells, bacterial pathogenesis by promoting adhesion, biofilm formation and bacterial growth stimulation. In fungi, it has been shown that these enzymes play a role in hyphal cell wall stability, mediate interaction between conidia and human epithelial cells and increase adherence to mucosal surfaces.Sialic acids are derived from neuraminic acid and primarily found in animals, some prokaryotes and virus, and do not occur in plants, indicating that most probably, A. alternata requires this protein for interaction with animals. They are involved in several biological processes, but we highlight their role in immune system regulation and host-pathogen interactions.A. alternata has 4 genes attributed to sialidases, but preliminary proteomic analysis showed that only one is expressed. Since little is known about A. alternata sialidases, this study aimed for the in silico characterization of this 346 aminoacids sialidase. This sialidase is largely different from other putative sialidases and from experimentally modeled sialidases. Unlike experimentally modeled sialidases which share a similar β-propeller architecture composed of antiparallel β-sheets in a six-fold symmetry, this sialidase presents a seven-fold symmetry. This might be the first description of the first member of a novel glycoside hydrolase family in the advent of AlphaFold2.

Alternaria alternata é um fungo envolvido em patologias respiratórias, tanto infeciosas como alérgicas. Os seus esporos são uma fonte muito comum e potente de aeroalergénios, que são encontrados principalmente em ambientes exteriores, mas podem também colonizar ambientes interiores. A exposição humana a estes aeroalergénios leva à sensibilização e está associada a um aumento na gravidade da asma. As sialidases são altamente expressas nos esporos de A. alternata. As sialidases são glicosídeo hidrolases responsáveis pela remoção de ácidos siálicos de glicanos na superfície celular. Estão implicadas na libertação do vírus da gripe de células infetadas e na patogénese bacteriana ao promover a adesão, a formação de biofilmes e o estímulo do crescimento bacteriano. Em fungos, demonstrou-se que estas enzimas desempenham um papel na estabilidade da parede celular das hifas, medeiam a interação entre conídios e células epiteliais humanas e aumentam a aderência às superfícies mucosas. Os ácidos siálicos derivam do ácido neuramínico e são principalmente encontrados em animais, alguns procariotas e vírus, não ocorrendo em plantas, o que indica que muito provavelmente, A. alternata necessita desta proteína para interagir com animais. Estão envolvidos em vários processos biológicos, mas destacamos o seu papel na regulação do sistema imunitário e na interação hospedeiro-patogénio. A. alternata tem 4 genes atribuídos às sialidases, mas uma análise proteómica preliminar mostrou que apenas um é expresso. Uma vez que pouco se sabe sobre as sialidases de A. alternata, este estudo teve como objetivo a caracterização in silico desta sialidase de 346 aminoácidos. Esta sialidase é bastante diferente de outras sialidases putativas e de sialidases modeladas experimentalmente. Ao contrário das sialidases modeladas experimentalmente, que apresentam uma arquitetura semelhante de β-propeller composta por folhas β antiparalelas com simetria hexagonal, esta sialidase apresenta uma simetria heptagonal. Esta pode ser a primeira descrição do primeiro membro de uma nova família de glicosídeo hidrolases no advento do AlphaFold2.