扁桃酸及其代谢途径对新生隐球菌减数分裂的效应与分子机制研究

This study aims to elucidate the role and mechanism of action of mandelate in the meiosis of Cryptococcus neoformans.The relation between mandelate and meiosi was unexpectedly discovered during our ongoing NSFC project,which demonstrated significant upregulation of the genes involved in mandelate pathway.This link has no prior documentation. We plan to study the following aspects: construction of the mutants of mandelate pathway, of particular importance is the EC2.1.1.6 mutant, followed by comparison of the virulence and fate of the mutants with wild type, to profile the role of the mandelate pathway genes during meiosis. Genome-wide effet of the mutant shall be characterized too, to find potential alternate mechanisms of action, and depict a more global topology of mandelate pathway in meiosis. This study shall shed new lights on the role of mandelate in meiosis and discover novel targets for better antibiotics against Cryptococcus neoformance.

我们在正在进行的课题中发现新生隐球菌减数分裂突变株的扁桃酸代谢途径相关基因表达发生明显变化。本课题通过对扁桃酸代谢途径相关基因对新生隐球菌减数分裂、毒力表型和菌体在宿主体内命运影响的观察，了解该类基因在新生隐球菌及其与宿主相互作用中发挥的作用。同时，观察外源性添加扁桃酸对新生隐球菌上述表型的影响。通过分析在该类基因对新生隐球菌全局基因表达的影响，进一步阐明扁桃酸及其代谢途径在隐球菌减数分裂和其他功能过程中相互作用的网络。本研究将为筛选新的药物靶点蛋白提供全面、无偏好的信息。

本课题在既往研究成果之上进一步探求以扁桃酸为核心的相关代谢对隐球菌减数分裂效应、毒力表型、生长繁殖的影响，分析其潜在机制并初步建立扁桃酸及其代谢途径调控新生隐球菌减数分裂和毒力功能的作用网络。扁桃酸的两种异构体都具有抗隐球菌活性，但D－MA的抗菌活性更强。扁桃酸在隐球菌对数生长期时明显活跃，药敏检测表示13mg/ml是最小抑菌浓度。共建立了三个cDNA文库，来理解新生隐球菌在手性药物D-扁桃酸处理下的的应答反应。进一步对三个库之间的差异表达基因进行功能注释、比对及拼接，寻找原来未被注释的转录区，发掘该物种的新转录本和新基因。共富集了15.25Gb的数据，共找到129个新基因，基中有59个基因从未被报道过。构建了新生隐球菌扁桃酸代谢基因相互作用的初步网络及酶代谢异常调控网络及酶代谢异常调控网络。几种参与氨基酸代谢的酶，如糖酵解/糖异生、硫胺素代谢和胆固醇代谢酶都被D－扁桃酸不同程度调控。这些被调控的基因在新生隐球菌中是首次被发现。推测它们的以下功能被破坏：甾醇调控元件结合蛋白的异常表达，引起胆固醇生物合成及摄取、合成脂肪酸受影响。硫解酶的异常表达使脂肪酸降解氧化途径及各种生物合成途径受影响。甲羟戊酸激酶的异常表达，使得隐球菌细胞内甲羟戊酸堆积。另外，不同浓度的D－扁桃酸可以使黑色素合成相关的漆酶的合成发生明显变化，降低细胞壁的完整性、对两性霉素B的耐药性、对紫外线的防护等，削弱宿主的防御系统。隐球菌荚膜可以干扰巨噬细胞对其的吞噬作用及逃避免疫应答，其合成与超过30种基因相关， D－扁桃酸可以使很多种合成荚膜相关基因的表达发生变化。另外，DEAD-box RNA解旋酶在隐球菌的致病过程中发挥重要作用，与其毒性相关，D－扁桃酸明显上调DEAD-box RNA解旋酶。.我们的工作表明新生隐球菌的致病因子能够调节真菌对药物的感知。不同浓度的扁桃酸对隐球菌可以起到抑菌甚至杀菌作用，本研究获得的数据对后续运用手性分子药物来抗新生隐球菌感染提供了重要参考信息。