研究ESCRT系统对真菌致病性的分子基础

ESCRT系统是细胞由内体（endosome）形成多囊泡体 （MVB）的分子机器。其功能与膜蛋白降解，病毒出芽以及细胞分裂密切相关。近来发现，ESCRT系统可以招募真菌的Rim101蛋白到内体膜上，从而触发真菌对高pH坏境的适应性反应。在白色念珠菌中的研究表明，真菌对酸碱度的感知与其致病性有关。目前，真菌感染的发病率逐年上升，因此，研究真菌的致病机制以及新的治疗方法具有很大的意义。本项目将通过生化方法系统分析ESCRT蛋白与真菌对碱性坏境感知蛋白相互作用的机理，并将试解析相关蛋白复合物的晶体结构，以建立有关Rim101蛋白招募激活的分子模型。同时，还将基于蛋白结构，设计重要的ESCRT蛋白Vps4的抑制剂，以探讨开发新型抗真菌药物的可行性。

白色念珠菌对碱性pH的适应对其致病性有重要意义。研究发现，内体（endosome）上的膜转运机器ESCRT系统通过招募下游分子直接参与了这一过程。由于白色念珠菌是重要的条件致病菌，对其pH适应方面的研究将有重大的理论和临床应用意义。本项目的主要研究内容是综合使用生物化学，细胞生物学和理论计算的方法研究ESCRT系统对真菌在碱性pH环境下适应的机理并且设计相应的小分子抑制剂。目前的研究成果主要有三方面。首先，是通过细胞生物学方法首次发现了ESCRT系统成员Vps4对于白色念珠菌的菌丝生长并不局限于碱性pH条件，其敲除型菌株在各种诱导条件下都会出现菌丝生长缺陷。因此或者ESCRT系统涉及到多条有关菌丝生长的信号通路，或其可能作用于各个信号通路的下游，如直接涉及菌丝的生长。下一步研究将通过实验区分上述两种可能性并确定其具体机理。其次，首次建立了非同位素的体外Vps4之ATPase活性测试方法，用该方法对小分子化合物进行初步筛选并发现一个对Vps4有抑制作用的分子。再次，基于已经报道的啤酒酵母Vps4的晶体结构，通过同源建模建立了白色念珠菌的Vps4结构模型，并基于首次对Vps4进行虚拟筛选。经过使用20万个小分子的筛选，预测了诺干潜在的小分子抑制剂，目前正在通过实验验证其对Vps4以及菌丝生长的抑制效果。此外，由于全长Vps4的结构对于理解Vps4蛋白的功能有关键意义而其三维结构目前还未有报道，我们还获得了全长白色念珠菌Vps4的晶体并可以衍射到6Å，目前正在进行优化该晶体以收集到高分辨率数据解析结构。