模拟人体内环境研究白念珠菌形态转变的分子机制

白念珠菌是一种人类机会致病真菌，能引起深部和浅部感染，形态转变能力是其致病性最重要的决定因素之一，我们运用微生物学、遗传学和生化技术筛选克隆多个白念珠菌形态发生相关基因，构建对应的基因敲除株，发展多种培养条件模拟人体内环境，研究这些蛋白因子在白念珠菌形态发生中的功能作用。本项研究的主要内容：1、模拟皮肤表面条件研究白念珠菌白灰转换的分子机制，包括Wor1调控网络的鉴定，分析Wor1磷酸化和SUMO化在白灰转换中的功能作用。2、模拟血液条件研究白念珠菌酵母菌丝转变的分子机制，包括Efg1调控网络的鉴定以及Efg1介导的组蛋白乙酰化在基因转录激活中的功能作用。3、模拟组织器官内环境研究Czf2、Cas5、Mss11、Flo8、Sfl1等因子在低氧和微氧条件下对形态转变的影响。4、模拟导管表面条件研究细胞壁蛋白、转录因子、组蛋白乙酰化复合物和染色质重塑复合物在白念珠菌生物膜形成中的功能作用。

白念珠菌是一种常见的人体共生机会性致病真菌，可以适应多种人体内环境而在不同的人体部位生存，也能够引起深部感染和浅部感染，白念珠菌的形态转换能力是其致病性最重要的决定因素之一。白念珠菌能在皮肤表面引起浅部感染，白灰转换在浅部感染中有重要作用。Wor1 是主控灰菌生长的调控因子，Efg1是主控白菌生长的转录因子，两者功能正好相反。efg1缺失株的白灰形态转换受pH 调控，过表达Rim101-405 能够使efg1缺失株细胞克服pH 对形态的限制，呈现灰菌状态。efg1wor1 双基因缺失株也受pH调控，由Rim101 信号转导途径介导。Wor1 相互作用蛋白之一Fgr3，具有SP-RING 锌指结构，Fgr3 能够与潜在的SUMO E1 活化酶和E2 结合酶相互作用。FGR3 基因的缺失是Wor1丧失SUMO 化，并延迟对灰菌的激活作用。Wor1 蛋白的K385 是SUMO 化位点，K385R 突变阻断了Wor1 在CO2条件下激活灰菌的能力。Fgr3是一个新的SUMO E3 连接酶，介导Wor1 的SUMO 化，在白念珠菌的白-灰形态转换中起重要调控作用。白念珠菌能侵入表皮和内皮细胞进入血液引起深部感染，酵母菌丝转变在深部感染中起重要作用。白念珠菌Czf2、Cas5、Mss11、Flo8、Sfl1和Sfl2是丝状生长的转录调控因子，同时也是在小鼠系统感染和肠道感染模型中的毒力因子。锌指蛋白Czf2 是Gal4蛋白家族的转录因子，作用于Efg1的上游，稳定白菌的生长。在高氧和血清诱导条件下Czf2激活菌丝的形成，而在低氧条件下又能抑制菌丝的形成，说明Czf2介导多种调控过程。Mss11是受血清诱导的转录因子，Mss11能够与Flo8相互作用，菌丝诱导条件下Mss11和Flo8同时结合于HWP1启动子的UAS区域并共同激活其表达。在有氧菌丝诱导条件下， Flo8起决定性作用，在微氧菌丝生长条件下，Mss11起决定性作用。Sfl2是受温度诱导的转录激活因子，调控白念珠菌丝状生长和侵入生长，功能正好与Sfl1相反。Sfl1与Sfl2的HSF结构域互换，其在调控菌丝生长方面的功能也互换，说明Sfl1和Sfl2的功能由其HSF结构域介导。鉴定了NuA4复合物中的乙酰转移酶Esa1，Esa1并非生长所必须，而是抗高温和耐低温所必须，也是菌丝发育和侵入生长所必须。