肌动蛋白Sac调节因子在白念珠菌极性生长中的功能及其调控机制研究

Candida albicans is one of the most important opportunistic fungi in human beings. The mechanisms to maintain polarized growth play an essential role in invasion to host tissues for this pathogen. Both actin cables and actin patches is required for polarized transport of secretory vesicles, formation of the Spitzenk?per, and endocytosis, which were closely associated with polarized growth, morphogenesis and pathogenicity in this pathogen. Sac proteins are an important group of actin regulators, functioning in assembly of actin cytoskeleton. This study aims to identify various C. albicans Sac regulators, and investigate their functions in polarized growth and pathogenicity. Based on these observations, we will further investigate the mechanisms by which these members regulate organization and disassembly of actin cytoskeleton, exocytosis and endocytosis. Moreover, we will explore the link between these regulators and the calcium signaling system. This study will shed light on the theory of C. albicans polarized growth, uncover novel targets against this pathogen, and provide the basis for treatement of C. albicans-related infections in clinical practice.

白念珠菌是人类极为重要的一种条件性致病真菌，其极性生长机制在侵染宿主的过程中扮演着极为重要的角色。在真菌的极性生长过程中，肌动蛋白束及肌动蛋白斑是分泌型囊泡的极性运输、顶体结构的形成及胞吞途径所必需的，与该病原菌的极性生长、形态发生及致病性紧密相关，而Sac调节因子在肌动蛋白的组装及功能方面发挥重要作用。本项目旨在对白念珠菌中的各种Sac调节因子进行鉴定，并明确其在白念珠菌极性生长及致病性方面的功能，在此基础上探索其在肌动蛋白的组装与解聚、胞吐及胞吞途径中的作用机制。不仅如此，我们将探索白念珠菌Sac调节因子与钙信号系统的相互关系，明确两者在肌动蛋白组装及极性生长过程中协同作用的机制。通过开展白念珠菌Sac调节因子功能及调控机制的研究，有望丰富白念珠菌的极性生长理论，同时发掘针对该病原菌的新型药物靶点，为临床治疗白念珠菌感染提供理论依据。

本项目首次在白念珠菌中鉴定了多种肌动蛋白调节蛋白—Sac调节因子，并系统研究了该类蛋白在白念珠菌极性生长、细胞周期调控、压力应答及致病性方面的重要作用。通过PCR介导的两步同源重组技术及强启动子介导的过表达技术，成功构建了白念珠菌一系列Sac调节因子编码基因的缺失菌株、回补菌株、过表达菌株及定位菌株，为后续相关研究的开展奠定了基础。通过蛋白定位分析、蛋白序列比对分析、异源蛋白功能回补实验、磷脂含量分析及RT-PCR等方法，发现白念珠菌Sac1蛋白在磷脂酰肌醇代谢、内质网功能维持、细胞壁完整性维持、细胞极性生长过程等中发挥关键调控作用。通过荧光原位杂交实验、Rip-seq分析、细胞周期测定、免疫荧光等手段，证实白念珠菌Sac3参与辅助胞内mRNAs出核转运，其结合的mRNAs参与细胞核稳态维持、细胞呼吸产能以及细胞周期循环等过程，并且该蛋白在调控细胞周期稳态、细胞骨架组织及极性生长等过程中也发挥关键作用；通过肌动蛋白染色观察、免疫共沉淀实验、氧化压力敏感性分析、抗氧化系统功能分析等方法，发现白念珠菌Sac6是一种典型的肌动蛋白结合蛋白，在肌动蛋白组织、细胞氧化压力应答、形态发生等方面发挥重要作用；通过小鼠系统性感染模型、肠上皮细胞侵染模型及巨噬细胞损伤模型，探究了Sac调节因子与白念珠菌致病过程之间的关系，发现该类蛋白均在白念珠菌致病过程中发挥功能。综上所述，本研究在白念珠菌中对Sac调节因子的功能进行了全面阐述，证实了该类调节因子在白念珠菌菌丝极性生长、细胞周期调控、氧化压力应答及系统性感染宿主等方面的重要作用，丰富了白念珠菌肌动蛋白调节因子的种类及功能的认识，为新型抗真菌药物靶点的发掘及抗真菌药物的开发提供了理论依据和实践参考。