烟曲霉温度适应性微进化研究及与致病性的关系

There are over 100,000 fungal species in nature, but only about 300 species could cause fungal infection in humans and other warm-blooded animals. In usually, the optimal temperature is from 12 C to 30 C for fungal growth, especially at 25 C. While most of pathogenic fungi are heat-resistant or diphasic fungi, they could grow at 37 C or a relatively higher temperature. Therefore, the thermotolerance is an important factor in fungal infection. It's the results of interaction between change of environment and biological adaptation in the evolutionary process. The thermotolerance is the performance of microevolution with a complex multiple-gene interactions, which needs systemtic study..In this study, we will establish the transcriptome database of Aspergillus fumigatus and its related species, screen the related key genes of thermotolerance. From a microevolutionary point of view, using the methods of comparative genomics and epigenetics, analyse related gene function and epigenetic modifications, characterized the essence of fungal thermotolerance, understanding the its relationship with the virulence. Our study will make great significance for the prevention of fungal infection, vaccine development and drug target screening.

真菌是古老而庞大的物种。在已发现的10万余种真菌中，仅300余种可感染人类等温血动物。真菌的适宜生长温度在12-30℃之间，一般为25℃，病原菌多为耐热真菌或者二相型真菌，它们的共同特征是：具备在37℃或以上的较高温度下生长、繁殖的能力。因此，真菌的温度适应性在感染中是一个重要因素。温度适应性是在进化过程中环境变化与生物适应进化交互发展的结果，是微进化的表现，是一个复杂、多基因间相互作用的结果，但很多调控机制仍旧不明，需进行系统、深入的探讨。. 本项目以病原真菌烟曲霉及其近缘种为研究对象，建立转录组数据库，筛选温度适应性关键基因；从微进化的角度，利用比较基因组学、表观遗传学等研究手段，围绕与温度适应性相关的关键基因的种类、作用方式和调控途径等，分析其基因功能及表观遗传修饰作用，揭示真菌温度适应性的本质，探讨其与致病的关系。为真菌感染的防控、疫苗研发及药靶筛选等提

病原微生物对宿主微环境的适应性是其能够引起感染的关键。烟曲霉是一类环境中广泛存在的腐生真菌，对环境有较强的适应能力，是临床上重要的病原真菌，可引起侵袭性曲霉病。该菌对环境的适应性是在其进化过程中环境变化与生物适应进化交互发展的结果，是微进化的表现，是一个复杂、多基因间相互作用的结果，但很多调控机制仍旧不明，需进行系统、深入的探讨。.本课题以烟曲霉野生型IFM40808为研究对象，对ATMT体系进行了条件优化，提高了转化效率，扩充了烟曲霉T-DNA插入突变体库，为深入探讨烟曲霉环境压力适应性机制及全面解析致病机制提供了良好的菌株资源。在温度、渗透压、氧化应激等条件下，建立了各种环境压力应激突变体亚库，利用比较基因组学、表观遗传学等研究手段，获得了与温度适应性等环境压力应激相关的基因信息。这些基因主要与压力应激（如过氧化氢酶）、膜通道（如金属离子转运蛋白）、能量代谢（如柠檬酸裂解亚基）、细胞周期（如细胞分裂调节蛋白）及信号转导（如磷脂酰肌醇激酶）等相关。表观遗传学分析表明，烟曲霉在微进化过程中对不同环境压力产生的适应性存在相互联系。部分相关基因功能解析发现，菌株在环境压力条件下，产生适应性微进化，调控压力应激相关基因表达变化，导致其生物学性状改变，以适应宿主微环境，进而影响其致病性，引起感染。相关研究结果SCI期刊收录，并在国内外学术会议上进行了交流。全面解析温度适应性等环境压力应激相关基因功能，有利于深入了解烟曲霉温度适应性等微进化变异的分子遗传规律、掌握其致病性产生的分子调控机制，对于了解病原真菌感染的发生发展规律、控制真菌感染的流行有着重要意义，亦可为真菌感染的疫苗研发及药物靶点筛选等提供理论依据。