El pH juega un papel clave en el control de la patogénesis fúngica. En el patógeno
del suelo Fusarium oxysporum, causante de la marchitez vascular, el pH actúa como
regulador maestro de Fmk1, una MAPK altamente conservada, esencial para el
crecimiento invasivo y patogénesis en raíces de tomate. Estudios previos
demostraron que el pH también regula las MAPKs Mpk1 y Hog1, de manera
opuesta a Fmk1. Sin embargo, se desconocen los mecanismos moleculares de la
respuesta al pH. En el presente trabajo se ha investigado, si el pH del medio afecta
las rutas MAPK a través de un cambio en el pH intracelular (pHi). Se ha
determinado que el pHi funciona como una señal para la regulación de las rutas
MAPK en F. oxysporum. El tratamiento de las células con diethylstilbestrol (DES),
un inhibidor especifico de Pma1, la principal bomba de protones de la membrana
plasmática, conlleva una rápida y sostenida bajada del pHi, acompañada de una
rápida y transitoria activación de las MAPKs Mpk1 y Hog1, y la inactivación de
Fmk1. Esta respuesta esta conservada en la levadura panadera Saccharomyces
cerevisiae, lo que indica que está conservado en hongos. Por ello se ha utilizado la
levadura como modelo para investigar el mecanismo de activación de Mpk1 por
acidificación del pHi. Se identificaron: una ruta alternativa de la respuesta a stress
de pared, mediada por la quinasa Ypk1/2; la rama Sln1 de la ruta Hog1; y la MAPK
fosfatasa Msg5 cuya abundancia es afectada por el pHi. En segundo lugar, un
escrutinio realizado con mutantes knockout sensibles a ácido identificó un gran
número de proteínas candidatas implicadas en la activación de Mpk1 inducida por
DES. Muchos de ellos poseen ortólogos en F. oxysporum. Las funciones celulares
más relevantes en este proceso son tráfico celular, homeostasis de iones
(principalmente V-ATPase) y metabolismo de lípidos. Los resultados revelan que el
pHi es un nuevo mecanismo de regulación de MAPKs en hongos, y sugieren que
existe una compleja interacción entre rutas de señalización y funciones celulares en
la regulación de este proceso.pH is as a key player in the control of fungal pathogenicity. In the soilborne
vascular wilt fungus Fusarium oxysporum, ambient pH acts as a master switch for
regulation of the conserved Fmk1 MAPK cascade, essential for invasive growth and
pathogenicity toward tomato roots. Previous studies indicated that pH also
modulates the activity of the two other MAPKs, Mpk1 and Hog1, in an opposite
way to Fmk1. The molecular events underlying the pH response are currently
unknown. Here we investigated whether ambient pH modulates MAPK signaling by
affecting the intracellular pH (pHi). We found that pHi acts as a signal regulating
MAPK activity in F. oxysporum. Diethylstilbestrol (DES), a specific inhibitor of the
plasma membrane H+-ATPase Pma1, induced a rapid and sustained decrease of pHi
accompanied by rapid and transitory phosphorylation of the MAPKs Mpk1 and
Hog1, and inactivation of Fmk1. Analogously, pHi also regulates MAPK signaling
in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, suggesting that this mechanism is
conserved in fungi. We initially investigated the mechanism of pHi-induced Mpk1
activation in the yeast model, using a candidate gene approach. Our studies revealed
three potential mechanisms: an alternative branch of the canonical cell wall
integrity pathway mediated by the Ypk1/2 kinase; the Sln1 branch of the Hog1
cascade; and the dual specificity MAPK phosphatase Msg5 whose abundance is
affected by pHi. Moreover, a screen with a subset of acid-sensitive yeast mutants
identified a number of candidates affected in DES-triggered Mpk1 activation, many
of which have predicted orthologues in F. oxysporum. These candidate proteins
have conserved cellular functions including cellular trafficking, ion homeostasis
(mainly V-ATPase function) and lipid metabolism. Our results discover pHi as a
new mechanism for MAPK signaling in fungi and reveal a complex interplay
between signaling pathways and cellular functions in the regulation of this process