病原真菌白念珠菌和烟曲霉TEA/ATTS转录因子网络调控机制的比较研究

The ATTS/TEA family of transcription factors play a central role in the regulation of gene expression,cell growth and development in pathogenic fungi. Examples include the Candida albicans ATTS/TEA transcription factor Tec1, which has been shown to be involved in filamentation, biofilm formation and virulence, and the Aspergillus fumigatus ATTS/TEA transcription factor AbaA, which functions in regulating asexual sporulation, autolysis and cell death. In this project, we will focus on investigating the transcriptional circuitry of the C. albicans Tec1 and the A. fumigatus AbaA, and selectively identifying the downstream targets that govern fungal morphogenesis and pathogenicity. Through comparative analysis of conservation and evolution of transcriptional circuitry regulated by ATTS/TEA transcription factors, we hope to reveal the multi-genes evolution mechanisms of pathogenic fungi and uncover new potential drug targets for fungal infection treatment.

白念珠菌和烟曲霉是对人类健康危害最大的两种病原真菌，TEA/ATTS家族转录因子在病原真菌基因转录和细胞生长发育过程中起重要的调控作用。已有报道证实，白念珠菌中TEA/ATTS家族成员Tec1同时控制着菌丝生长、生物被膜形成和毒性；而申请人最近发现烟曲霉中TEA/ATTS家族的转录因子AbaA也参与了无性产孢、细胞的自溶和衰亡等生物学过程的调控。本研究将以白念珠菌和烟曲霉的TEA/ATTS家族转录因子为着眼点，利用RNA-seq、 ChIP-seq等技术，结合基因敲除和基因过表达以及细胞生物学技术，比较研究该类型转录因子在不同物种中的功能和调控网络。通过分析Tec1和AbaA下游调控基因，揭示TEA/ATTS家族的转录因子调控网络的保守性和物种特异性，及病原真菌微环境适应中的多基因共进化规律。进一步分析其下游重要因子在形态发生和致病性等生物学过程中的功能，寻找抗真菌药物潜在的靶标。

TEA/ATTS家族转录因子在病原真菌的基因转录和细胞生长发育过程中起重要的调控作用。本项目研究发现念珠菌和曲霉中TEA/ATTS家族转录因子Tec1和AbaA功能保守。烟曲霉中AbaA作用于下游产孢因子WetA、抗逆因子VosA、RodA等，调控产孢发育、菌株毒性及细胞死亡过程。白念珠菌Tec1作用于菌丝调控因子Nrg1、Efg1、生物膜形成因子Brg1等，调控菌丝生长、生物膜形成及细胞死亡进程。为了深入研究该家族转录因子的调控机制，我们构建了一个含有念珠菌156个转录因子的过表达文库，经多次筛选，确定了12个在念珠菌中保守的菌丝调控因子和6个物种特异性调控因子，分别鉴定这些调控因子的功能，揭示它们与Tec1构成调控网络共同控制念珠菌的菌丝形成。本项目还发现，Tec1可参与调控宿主环境响应通路，包括感应不同pH值和GlcNAc信号调控菌丝生长，以及介导pH值调控的有性生殖过程，这些调控机制与念珠菌的致病性密切相关。发现了GlcNAc诱导白念珠菌的细胞死亡现象，证实Tec1在其中发挥重要促进作用，该机制由Ras1-cAMP-PKA和Ras1-Mac1信号通路，以及GlcNAc代谢通路共同介导，最终通过增加念珠菌胞内代谢水平，使得胞内ROS迅速积累，导致细胞过早死亡。经突变体文库筛选，找到16个与调控细胞死亡相关的基因，进一步验证确定线粒体蛋白Mcu1和铜代谢调控因子Mac1在白念珠菌细胞死亡调控中的重要作用，提出作为潜在的抗真菌药物靶点。本研究充分诠释了TEA/ATTS家族转录因子（Tec1, AbaA）调控网络在病原真菌致病过程中的重要作用，为治疗真菌疾病提供了重要的参考。本研究在mBio, Molecular Microbiology, Eukaryotic Cell, Virulence 期刊上发表SCI论文4篇，已超额完成了项目指标。