Rad53磷酸化模式在白色念珠菌细胞周期检验点及形态发生调控中的作用机制

Candida albicans is a common opportunistic infectious fungus, and it is also a powerful model for cell polarization growth. Our study shows that the cell cycle checkpoint components function on filamentous growth in Candida albicans. When the checkpoint is activated, the cell cycle is arrested and filamentous growth is induced. This project focuses on Rad53-depended DNA-damage recovery and the roles of different phosphorylation pattern of Rad53 in cell cycle checkpoint and morphogenesis regulation. We will confirm the Rad53-related phosphatases and the functions of de-phosphorylated sites during DNA-damage recovery by gene knock-out and site-directed mutagenesis. And we will also confirm the relationship between the cellular localization of Rad53 and related phosphatases and their functions, especially in filamentous growth. This project will answer how the cell cycle checkpoint of Candida albicans links to morphogenesis, and the key questions in Rad53-dependended hyphal growth mechanism. And it also provides new theories and ideas to discover new drug or therapy to treat Candida albicans infection.

白色念珠菌是一种常见的条件致病菌，同时也是研究细胞极性生长的模式生物。我们的研究结果表明白色念珠菌细胞周期检验点蛋白既参与了细胞周期调控又与菌丝发生相关。本项目针对Rad53依赖的DNA损伤修复过程，探讨在DNA损伤修复中，不同磷酸化状态的Rad53参与细胞周期检验点及形态发生调控的分子机制。项目研究工作将确定在DNA损伤修复过程中通过去磷酸化参与调控Rad53功能的蛋白磷酸酶，进而确定不同去磷酸化位点在细胞周期及菌丝生长调控中的作用；同时分析Rad53及其相关磷酸酶在发挥作用时，特别是调控菌丝发生时的亚细胞定位，确定它们行驶功能时在细胞空间位点上的特性。这一研究将回答白色念珠菌细胞周期检验点与形态发生调控间如何关联，以及Rad53依赖的菌丝发生机制中的一些关键问题，同时为研发防治白色念珠菌感染的新药物或新的治疗方法提供理论依据和新的思路。

白色念珠菌是一种常见的机会性致病真菌，同时也是一种研究细胞增殖与形态发生的重要模式生物。深入探讨白色念珠菌的菌丝形成机理，无论在细胞生物学理论还是在临床上都有重大意义。白色念珠菌的细胞周期检验点被激活后除了表现出与酿酒酵母和裂殖酵母类似的细胞周期阻断，还会形成菌丝，而菌丝形成是白色念珠菌应答宿主免疫系统的适应机制。.本课题深入研究了DNA损伤修复过程中，蛋白磷酸酶及其调节亚基参与Rad53特定位点去磷酸化，及其引发的对细胞周期进程和细胞形态及菌丝生成的调控，揭示其中的分子机制。Rad53是细胞周期检验点中极重要的蛋白激酶，且具有多种功能，其蛋白分子上具有多个磷酸化位点，不同位点的磷酸化状态与功能密切相关。蛋白磷酸酶是决定Rad53磷酸化状态的关键因素。.我们的研究结果显示，Pph3及其调节亚基Psy2在MMS诱导的DNA损伤修复恢复正常细胞周期中，对Rad53去磷酸化修饰，Rad53的不同磷酸化状态影响下游信号分子的表达或者活性。MMS诱导的DNA损伤应答中，pph3Δ菌中Rad53的S351/S461/S477位点与野生型菌株相比保持高磷酸化。通过比较MMS和HU作用下Rad53磷酸化位点，发现分别用这两种药物处理时Rad53发生磷酸化的位点不同，Pph3针对的位点只在MMS作用下磷酸化，在HU作用时不发生磷酸化。通过对Rad53上3个位点进行模拟磷酸化突变，结果显示在修复中Rad53突变体抑制DNA合成和阻滞周期进程，并且下游靶蛋白Dbf4和Dun1持续磷酸化。其中Dbf4的磷酸化抑制了复制叉随后链的起始，而Dun1的磷酸化起到停滞复制叉作用。同时我们还发现RFA2磷酸化调控不仅与白色念珠菌的DNA损伤修复相关，而且与白色念珠菌在宿主体内存活及致病明显相关。.本研究以揭示Rad53磷酸化状态与其特定功能的相关性并探讨其分子机制为切入点，从新的途径探明白色念珠菌细胞周期与极性生长的分子机制，揭示出蛋白磷酸酶在这一过程中的重要作用，同时形态发生机制的研究将有助于对白色念珠菌致病机理的探讨。