多胺调控白念珠菌生物被膜形成的分子机制

Candida albicans is one of the main human pathogenic fungi.It is very hazardous to the increased patients with AIDS and invasive diagnosis and treatment equipments. C. albicans can form biofilm with high drug resistance, which contributes to its difficulty in treatment.We previously found that polyamines could regulate the formation of C. albicans biofilm and the mechanism was related to the acetylation of histone H3K56.In this study,we will firstly investigate the roles of different polyamines, polyamines inhibitors and the molecular pathways for polyamines accumulation in the formation of C. albicans biofilm. Based on these results,we will delete or overexpress the key genes required for the regulation of histone H3K56 acetylation in the strains with previous deletion of polyamines accumulation related genes, then the role of histone H3K56 acetylation in polyamine-mediated biofilm formation will be investigated. Furthermore,through the screening of C. albicans gene deletion strains library and deleting or overexpressing polyamines accumulation related genes in the target strains,other molecular pathways involved in polyamine-mediated biofilm formation will be revealed. Through this study, the molecular mechanisms for polyamine-mediated biofilm formation will be clarified, which will provide new ideas for the treatment of fungal infection.

白念珠菌是人类主要致病真菌之一，对艾滋病及侵入性诊疗设备使用者等构成严重威胁，其重要原因之一具有高度耐药性的生物被膜的形成。我们前期研究发现，多胺可调控白念珠菌生物被膜的形成，其调控机制可能与影响组蛋白H3K56乙酰化水平有关。在本项目中，我们拟首先考察不同种类多胺、多胺抑制剂以及多胺积聚的分子途径在白念珠菌生物被膜形成过程中的作用。在此基础上，在多胺积聚相关基因缺失菌中进一步敲除或高表达组蛋白H3K56乙酰化调控关键基因，考察组蛋白H3K56乙酰化水平在多胺介导生物被膜形成中的作用。进一步地，通过对白念珠菌基因缺失菌库的筛查及在目标缺失菌中敲除或高表达多胺积聚相关基因，考察多胺是否还通过其它分子途径调控白念珠菌生物被膜的形成，以阐明多胺调控生物被膜形成的分子机制，为抗真菌感染提供新思路。

白念珠菌是人类主要致病真菌之一，对艾滋病及侵入性诊疗设备使用者等构成严重威胁，其重要原因之一是具有高度耐药性的生物被膜的形成。本项目基于我们前期研究发现的多胺可通过调控白念珠菌组蛋白H3K56乙酰化水平影响生物被膜形成开展进一步深入研究。对白念珠菌生物被膜形成过程多胺含量测定结果显示，与浮游菌相比，生物被膜型白念珠菌中腐胺、精胺及亚精胺均显著升高。抗真菌药物两性霉素B、氟康唑及卡泊芬净可诱导白念珠菌细胞内多胺积聚。研究表明，白念珠菌在卡泊芬净作用下，其腐胺、精胺及亚精胺水平明显上升，外加多胺类物质可减弱卡泊芬净的抗菌活性。天然化合物芒果苷可通过调控多胺合成关键基因SPE1的表达抑制多胺积聚，加剧氧化损伤，从而增强卡泊芬净的抗真菌活性。代谢组学研究显示，组蛋白H3K56乙酰化调节剂烟酰胺可调控白念珠菌细胞内多胺水平，抑制生物被膜形成，与抗真菌药物合用具有协同增效作用。经烟酰胺处理的白念珠菌细胞壁葡聚糖暴露增加、甘露聚糖及几丁质含量上升，细胞表面疏水性下降。基于白念珠菌基因缺失菌库的筛选结果表明，细胞壁合成相关基因GIN4缺失菌对烟酰胺高度敏感，提示烟酰胺可能通过影响白念珠菌细胞壁结构从而发挥抗菌作用。研究表明，将具有抗生物被膜活性的天然化合物紫草素作用于白念珠菌后，其细胞内烟酰胺含量明显下降，外加烟酰胺可增强紫草素的抗真菌活性。Western blot实验结果显示，紫草素可通过调控白念珠菌组蛋白H3K56去乙酰化酶编码基因HST3导致过度乙酰化，而hst3基因缺失菌对紫草素更敏感。本研究为阐明白念珠菌生物被膜形成及耐药机制提供了新思路。