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白念珠菌是人类最常见的一种机会性致病真菌,除了可以导致鹅口疮、阴道炎等表皮感染外,还能引起致命的系统性感染。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,其形态转换受各种外界刺激和细胞内信号转导途径的调控。白念珠菌在酵母态和丝状生长形态(假菌丝或菌丝)之间的形态转换受到多种正调控因子和负调控因子的复杂调控。研究证明Sf12是白念珠菌丝状生长和侵入生长的一个激活因子。在野生型白念珠菌中过表达SFL2促使白念珠菌在多种条件下形成菌丝。SFL2基因的表达主要受温度调控。当温度从25℃上升到37℃,细胞内SFL2的mRNA转录水平和蛋白表达水平都上调5倍左右。其他菌丝诱导因子,包括血清、Lees培养基成分等也能微调SFL2的表达。在内源SFL2启动子控制下表达的Sf12-GFP融合蛋白不管是在酵母细胞还是菌丝细胞中都定位于细胞核内,提示Sf12可能在核内发挥转录调控因子的功能。在37℃条件下,SFL2基因的缺失降低了白念珠菌在固体培养基中的菌丝形成能力,阻断侵入生长;在液体菌丝诱导培养基中,SFL2基因的缺失减弱了白念珠菌的菌丝延伸并降低了菌丝特异性基因的表达水平;在包埋条件下,sf12/sf12缺失株的菌丝形成能力也减弱。遗传学的证据表明,在有氧条件下,Sf12激活菌丝生长需要Efg1和Flo8这两个关键调控因子的存在,但不依赖于Cphl;而在低氧的包埋条件下,Sf12则可以绕过这三个转录因子激活丝状生长。Sf12蛋白的氨基端有一个HSF型DNA结合结构域。实验室曾经鉴定了另一个含HSF结构域的蛋白CaSf11,它是白念珠菌菌丝发育的抑制因子。在白念珠菌的单杂交系统中,CaSf11和Sf12都发挥转录抑制作用。将CaSf11与Sf12的HSF结构域互换,构建了蛋白嵌合体。对嵌合体的功能分析表明CaSf11和Sf12可能是通过HSF结构域发挥相反的调控功能。在小鼠肠道接种感染模型和静脉注射的系统感染模型中,sf12/sf12缺失株的毒性显著下降。结果表明,Sf12不仅在白念珠菌的菌丝发育和侵入生长中起正调控作用,而且在毒性表现方面也发挥正调控作用。
转录因子Efg1在酵母-菌丝形态转换过程中发挥关键作用。实验室以前通过酵母双杂交方法筛选Efg1相互作用蛋白时,筛选到一个潜在转录因子Cas5。序列预测表明Cas5的羧基端含有一个C2H2锌指结构。有报道证明Cas5在白念珠菌应答细胞壁损伤过程中发挥作用,但是Cas5是否参与菌丝发育调控尚不清楚。在白念珠菌中敲除了CAS5基因,构建了cas5/cas5缺失株并在不同条件下观察其表型。cas5/cas5缺失株在丰富培养基中呈现严重的生长缺陷。在固体培养基上该缺失株生长缓慢,形成较小的褶皱菌落;而在液体培养基中,该缺失株细胞呈现膨大形态。在低氧包埋条件下,cas5/cas5缺失株比野生型菌株长出更多的菌丝。为了鉴定Cas5蛋白的转录激活区域,将Cas5的不同片段与LexA DNA结合结构域融合表达,通过lacZ报告基因检测半乳糖苷酶活性。结果表明Cas5氨基端的多聚谷氨酰胺(polyQ)区域是其发挥转录激活功能所必需的。
临床分离的耐药白念珠菌的增多使得鉴定新的药物靶标日益重要。真菌特异的、对真菌的生长或者毒性非常重要的蛋白都是抗真菌药物研制的候选靶点。基于这个原则,分析了已有功能报道的白念珠菌蛋白,选择了三类可能作为药物靶点的蛋白,利用大肠杆菌表达系统进行表达、纯化,用于晶体筛选,希望能够为基于结构的药物分子设计提供有用的信息。成功表达纯化了CaCdc37、CaFbal、CaBmhl等蛋白,其中CaBmhl已经得到了晶体,用于结构分析。