A sejtek intracelluláris jelátviteli folyamatainak szabályozása enzimrendszerek bonyolult kölcsönhatása révén valósul meg. Érdekes összefonódást lehet megfigyelni a proteolitikus és a protein kináz/foszfatáz rendszerek között. A kalpainok ugyanis irreverzilibilis limitált proteolízis révén, míg a protein kinázok és foszfatázok reverzibilis foszforilációval szabályozzák célfehérjéiket, ezáltal új funkcionális állapotba hozva azokat. Munkánk első felében megvizsgáltuk a Drosophila melanogaster kalpain B foszforilációját. Az előzetesen jósolt potenciális foszforilációs helyek jelenlétét in vitro kísérletekkel bizonyítottuk. Azt kaptuk, hogy a rekombináns kalpain B foszforilálható PKA, illetve ERK1 és ERK2 kinázokkal. Tömegspektrometriás módszerekkel azonosítottuk, hogy a PKA a Ser240 és a Ser845, az ERK1/2 enzimek pedig a Thr747 oldalláncot foszforilálják. Ezt követően három különböző módszerrel mértük a foszforiláció hatását az enzim működésére. Megállapítottuk, hogy a foszforiláció növelte a kalpain autoproteolitikus aktiválódását és aktivitását. A kináz kezelés az enzim Ca2+-érzékenységét is fokozta. Foszforilációs hely mutánsokkal (Thr747Glu és Ser845Glu) elvégzett kísérleteink megerősítették a fenti eredményeinket. In vivo foszforilációs kísérletekkel igazoltuk a Thr747 foszforilációját EGF-fel stimulált Drosophila S2 sejteken. Eredményeink azt sugallják, hogy az extracelluláris jel hatására aktiválódó ERK útvonal az ecetmuslica kalpain B foszforilációját és aktiválódását eredményezi. Kimutattuk még, hogy EGF-kezelés hatására a Ser240 is foszforilálódik in vivo, amely azonban feltehetően nem a PKA, hanem a CaMKII működésével magyarázható. Eredményeink azt igazolják, hogy a kalpain B proteolitikus aktivitása foszforilációval/defoszforilációval szabályozható. Munkánk második részében a Candida albicans jelátviteli folyamatában jelentős szerepet játszó protein foszfatáz Z gént tanulmányoztuk. Az irodalmi adatokkal és a DNS szekvencia adatbázisban lévő információkkal összhangban Southern blot kísérlettel igazoltuk, hogy a C. albicans-ban egyetlen PPZ gén található, amelyet CaPPZ1-nek neveztünk el. Az ATCC 10231 teszttörzsből származó CaPPZ1 klónozása és szekvenálása után derült fény a gén polimorfizmusára, illetve a törzs heterozigóta természetére. Klinikai és referencia törzseken végzett vizsgálataink során a CaPPZ1 gén négy különböző allélját ismertük fel. A CaPPZ1 gén 3’-nemkódoló régiója különösen nagyfokú variabilitást mutatott. Kísérleteink során szekvenáltattuk ezt a génszakaszt és azt tapasztaltuk, hogy a 27 klinikai és referencia törzsből származó hipervariábilis régiók mindegyike besorolható volt a korábban azonosított allélok valamelyik csoportjába. A DNS szekvenálás eredményeit RFLP analízissel is alátámasztottuk. Összesen öt CaPPZ1 allélkombinációt mutattunk ki a különböző C. albicans törzsekben. További pontmutációkat is detektáltunk, amelyek növelik a patogén gomba genetikai sokféleségét. Eredményeink alapján a CaPPZ1 gén hipervariábilis régiója alkalmas lehet klinikai mintákból származó C. albicans izolátumok genotipizálására és a fertőzés eredetének felderítésére.

The intracellular signaling pathways are regulated by complex networks of enzyme systems. There is a remarkable interplay between the proteolytic and the protein kinase/phosphatase systems. Calpains regulate their target proteins via irreversible limited proteolysis, while protein kinases and phosphatases alter proteins by reversible phosphorylation, turning them into various conformations and functional stages. In the first part of our work we studied the phosphorylation of calpain B in Drosophila melanogaster. We confirmed the presence of the predicted hypothetical phosphorylation sites with in vitro experiments. We found that recombinant calpain B can be phosphorylated by PKA as well as by ERK1 and ERK2 kinases. Mass spectrometric analyses revealed that PKA phosphorylates Ser240 and Ser845, in addition, Thr747 was identified as the site of phosphorylation of either ERK1 or ERK2. We employed three independent methods to investigate the effects of phosphorylation on enzyme functions. We demonstrated that phosphorylation increased both of the autoproteolytic activation and the activity of calpain B. Moreover, the kinase treatment enhanced the Ca2+ sensitivity of the enzyme. Experiments with phosphorylation mimicking mutants (Thr747Glu and Ser845Glu) supported our previous conclusions. The in vivo phosphorylation of Thr747 was detected in EGF stimulated Drosophila S2 cells. Our results indicate that ERK signaling pathway activated by extracellular signals result in the phosphorylation and activation of fruit fly calpain B. We also demonstrated the in vivo phosphorylation of Ser240 that is presumably not caused by PKA, but by CaMKII. Collectively our data support the notion that the proteolytic activity of calpain B is regulated by protein phosphorylation/dephosphorylation. In the second part of our work we investigated the gene of protein phosphatases Z, an important regulatory enzyme in Candida albicans. As the first step of the study we proved with Southern blot experiments that, in accordance with data in the literature. C. albicans has only one PPZ gene termed CaPPZ1. The cloning and sequencing of the CaPPZ1 of the ATCC 10231 reference strain revealed the polymorphism of the gene and the heterozygosity of the strain. By the analyses of the gene in clinical samples and reference strains we discovered the existence of four distinct CaPPZ1 alleles. Characteristic nucleotide replacements and insertions/deletions were detected at the coding and noncoding regions. The 3'-noncoding regions of the CaPPZ1 alleles showed an exceptionally high degree of variability. The sequencing of this area showed that the hypervariable regions from 27 clinical and reference strains fall into one of the previously identified four alleles. The DNA sequencing data were confirmed by RFLP analysis. Altogether we found no more than five CaPPZ1 allele combinations in different C. albicans strains. In addition, we detected individual point mutations, which elevated the genetic heterogeneity of this pathogenic yeast. According to our results, the hypervariable region of the CaPPZ1 gene may be suitable for genotyping C. albicans isolated from clinical samples. By comparing the haplotypes of the strains one can reveal the origin of the infection.