钙信号系统介导白念珠菌形态发生分子机制的研究

Candida albicans is one of the most important opportunistic fungal pathogens, and its pathogenic mechanisms were being paid attention. Morphogenesis, which is governed by morphogenesis transduction network and the secretory pathway, is the critical factor for this pathogen to effectively invade and respond to various environmental cues. Recently, we found that the calcium signaling system is not only required for maintenance of cellular calcium homeostasis and stress response, but also is closely associated with morphogenesis in this pathogen. In this study, we will clarify the role of C. albicans calcium signaling members in morphogenesis and invasion to host cells through phenotype assays, and explore the functions of these members in regulating the morphogenesis transduction network. Moreover, we will investigate the important role of calcium signaling members in the secretory pathway by actin and Spitzenkörper staining, and explore their functions in maintaining cell wall integrity by cell wall composition assays and real-time PCR. This study aims to clarify the role of C. albicans calcium signaling system on morphogenesis transduction network and secretory pathway, enrich the fungal morphogenesis theory, and provide new strategies against C. albicans-related infections.

白念珠菌是临床极为常见的条件致病真菌，其致病机理备受关注。由形态发生信号转导网络及分泌途径决定的形态发生过程，是该病原菌得以有效侵染宿主及应答多种环境压力的重要原因。我们的前期研究表明，白念珠菌钙信号系统不仅对于细胞钙稳态维持及环境压力应答至关重要，而且与形态发生过程紧密相关。本项目旨在通过形态发生表型分析，明确各种钙信号成员在白念珠菌形态发生及侵染宿主细胞过程中的重要作用；通过形态发生相关基因GFP报告系统，探索钙信号成员在调节形态发生信号转导网络中的功能；采用顶体及肌动蛋白染色、形态发生相关蛋白定位等手段，探讨其对分泌途径的调节功能；通过细胞壁组分分析及RT-PCR技术，分析其在细胞壁完整性维持中的作用。本项目旨在全面揭示钙信号系统对形态发生信号转导网络及分泌途径的调节作用，明确其介导形态发生过程的分子机制，以丰富白念珠菌的形态发生理论，并为临床治疗白念珠菌感染提供新的思路。

白念珠菌是临床极为常见的条件致病真菌，其引起的感染具有极高的发病率和致死率。在宿主体内，白念珠菌的形态发生在其系统性感染过程中发挥极为重要的作用，与该病原菌的致病性紧密相关。鉴于形态发生的重要性，白念珠菌已进化出极为复杂的形态发生信号转导网络，用于精细感应各种外部环境，启动其形态发生过程。然而该信号转导网络的调控机制，以及该网络与其他信号通路间的相互关系还有待深入研究。研究表明，钙信号系统在该病原菌的压力应答及致病性等方面发挥着极为重要的作用。然而，迄今对该系统在形态发生方面的作用还了解较少。本项目深入探索了钙信号系统各成员（包括各种钙泵、钙通道、钙交换体及钙信号途径相关因子）在形态发生过程中的作用机制，尤其是这些蛋白在调控形态发生信号网络、保证分泌途径正常进行、维持细胞壁完整性等方面的作用，主要研究结果如下：确定了白念珠菌钙信号系统各成员，如内质网钙泵Spf1、质膜钙通道成员Cch1与Ecm7、液泡钙通道Yvc1等在形态发生过程中具有重要功能，这些成员的缺失均导致白念珠菌菌丝发育存在缺陷，从而建立了钙信号系统与形态发生之间的联系；揭示了钙信号系统各成员对形态发生信号转导网络的调节作用，丰富了对形态发生信号网络的认识；明确了液泡钙通道Yvc1与内质网钙泵Spf1在细胞分泌途径，尤其是顶体极性定位及细胞壁蛋白极性转运过程中的功能；阐明了钙信号系统在细胞壁结构与功能完整性方面的作用，进而揭示了该系统在转录、细胞壁成分转运等方面对细胞壁完整性途径的调节作用。相关研究成果不仅完善了白念珠菌的形态发生理论，而且发现了多个潜在的抗白念珠菌新型药物靶点，为临床治疗白念珠菌感染提供可行的思路。项目实施过程中，先后发表期刊论文及20篇，其中SCI论文18篇，中文核心期刊论文1篇，会议论文1篇。在项目实施过程中，协助培养博士生2名，硕士生3名。