酵母相特异表达激酶Ste-20对申克孢子丝菌双相转换和致病性的调控及机制

The incidence of sporotrichosis was increased in recent years, but the mechanisms of its pathogenicity still remain unclear. The phase inversion process of Sporothrix schenckii from the mycelial to the yeast phase is the key of its pathogenicity. The Sporothrix schenckii to sense and respond to environmental signals by two-component signaling systems, then activating the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway that in turn regulates the yeast phase transformation and virulence gene expression. However, the mechanisms of MAPK pathway activation in Sporothrix schenckii are not very clear. Our previous studies demonstrated that the Ste-20 kinase is a yeast phase-specific protein in Sporothrix schenckii by comparative proteomics. The Ste-20 kinase has been proved to activate the MAPK pathway in Saccharomyces cerevisiae. Our results suggest that Ste-20 kinase may play an important role in the two-phase conversion and pathogenicity of Sporothrix schenckii. In this project, we will further elucidate the role and mechanism of Ste-20 kinase relulates the duplex conversion and pathogenicity in Sporothrix schenckii by our pre-established RNA interference technology which mediated by Agrobacterium tumefaciens. This study may benefit us in understanding the pathogenesis of sporotrichosis and provide novel therapeutic strategies.

近年孢子丝菌病的发病率逐年攀升，其病原菌致病性的形成机制尚未明确。孢子丝菌由菌丝相向酵母相的形态转化过程是其致病性形成的关键所在。孢子丝菌通过双组分信号系统识别环境信号，再激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，进而调控酵母相特异性基因及毒力相关等基因的表达。但有关孢子丝菌MAPK通路激活的详细机制所知甚少。我们前期利用比较蛋白组学方法鉴定出Ste-20激酶为孢子丝菌酵母相特异表达蛋白，而Ste-20激酶在酿酒酵母中被证明可以激活MAPK通路。我们推测Ste-20在孢子丝菌的双相转换和致病性形成中具有重要作用。本课题拟采用前期建立的根癌农杆菌介导的小分子双链RNA干扰技术构建Ste-20基因沉默菌株，比较基因干扰株与野生株的差异，探明Ste-20激酶在孢子丝菌双相转换和致病性形成中的作用及机制。本课题的执行，可以加深对孢子丝菌病发病机制的认识，为孢子丝菌病提供新的治疗策略。

孢子丝菌病极大危害民众健康，其具有双相性：25℃为菌丝相，无致病性；37℃为酵母相，具有致病性。在孢子丝菌酵母相形成过程中，不仅菌株形态和细胞壁组分发生改变，其酵母相特异表达的毒力基因也被诱导表达。孢子丝菌感染人体组织后，根据宿主微环境来启动向酵母相的转化。双组分信号系统是孢子丝菌识别环境信号的上游信号系统，又称组氨酸激酶信号调控系统。在组氨酸激酶信号系统中起主要调控功能的反应调控蛋白为SSK1，在双相真菌中广泛表达，也是目前功能阐释最清楚的反应调控蛋白。SSK1可激活MAPK信号通路，从而调控酵母相转化、毒力相关等基因的表达，MAPK通路在多种真菌中具有重要调控功能。在双相型真菌中，虽然已经初步了解双组分信号系统激活MAPK的调节方式，但是详细调控机制尚不清楚。 .Ste-20激酶被鉴定为MAPK信号通路的上游调控激酶， 通过依次激活MAPKKK-MAPKK-MAPK的级联反应来调控MAPK信号通路。我们已鉴定出Ste-20激酶为孢子丝菌酵母相特异表达蛋白，并克隆了该基因，尽管已经鉴定出Ste-20的很多功能，但是对其在双相型病原真菌中的功能和调控机制知之甚少。根据细胞内信号通路的网络化作用方式，Ste-20激酶作为MAPK信号通路的上游调控蛋白，很可能与多种膜受体等多种上游信号关联从而调控MAPK信号通路，我们推测Ste-20在孢子丝菌的双相转换和致病性形成中具有重要作用。其机制可能为Ste-20参与双组份信号系统反应调控蛋白SSK1激活MAPK通路的过程或者其存在Ste-20独立的调控机制。.我们采用RNA干扰技术构建Ste-20基因沉默，观察分析Ste-20基因下调对孢子丝菌在双相转换过程和致病性等方面的影响，进一步确定了Ste-20激酶调控该过程中的作用，分析了Ste-20激酶在孢子丝菌中调控双相转换过程和致病性的机制，这有助于探索申克孢子丝菌双相转换过程的分子机制，揭示申克孢子丝菌病的发病机制，为发现潜在的治疗靶点，提供新的治疗策略。