致命的真菌使用意想不到的系統(tǒng)來控制它的毒力
由加州大學舊金山分校的科學家領(lǐng)導的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種細胞信號系統(tǒng),可以調(diào)節(jié)新型隱球菌的毒力,這種真菌估計每年在全球造成近100萬例腦膜炎,其中約有625,000例是致命的。C.新型隱球菌感染對免疫系統(tǒng)受損的個體構(gòu)成特別威脅 - 由這種真菌引起的腦膜炎導致多達40%的與艾滋病毒/艾滋病相關(guān)的死亡。被稱為“ 群體感應(yīng) ” 的信號系統(tǒng)在細菌中很常見,但真核生物家族中的任何病原體都沒有記載真正的類似物,這個詞包括真菌,植物,包括真菌,植物在內(nèi)的大量不同生物群。和動物,包括人類。
“在真核病原體中沒有描述過這種情況,”加州大學舊金山分校的生物化學和生物物理學教授,生物化學和生物物理學教授,該研究的高級作者,發(fā)表于2016年5月19日的Cell Host&Microbe雜志上。“詳細了解這個系統(tǒng)如何詳細運作可以為我們提供對公共健康具有潛在重要意義的新視角。”
在群體感應(yīng)中,細胞集落中的每個個體將特定物質(zhì)分泌到周圍的微環(huán)境中,所述微環(huán)境可被存在于所有集落成員中的受體蛋白質(zhì)檢測到。在每個細胞中響應(yīng)的受體數(shù)量由其鄰域中的分泌物濃度決定。這些受體反應(yīng)的總和調(diào)節(jié)該細胞中的多種功能,例如刺激其生長的基因是否被激活。
Madhani及其同事在由美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)資助的正在進行的項目中發(fā)現(xiàn)了新生隱球菌中的法定信號,以便連續(xù)禁用每種真菌的近7,000個基因以確定每個基因的功能。該小組現(xiàn)已完成了大約4,000個這些基因的工作,并通過真菌遺傳學庫存中心免費提供他們的研究結(jié)果,這是一個致力于真菌生物學的在線資源。
在由加州大學舊金山分校的研究生克里斯蒂娜·M·霍默和戴安娜·K·薩默斯領(lǐng)導的工作中,該小組指出,新一代攜帶突變的新生兒,他們隨后命名為Quorum-Sensing-Like Peptide 1或QSP1,形成了異常的集落。“它長得很好,但殖民地看起來很滑稽,”Madhani說,這一觀察結(jié)果促使團隊進一步探索QSP1突變的后果。
小鼠通常很快就會死于C. neoformans感染,但研究小組發(fā)現(xiàn)感染攜帶QSP1突變的菌株的小鼠的壽命是感染正常真菌的小鼠的兩倍,表明該基因在毒力中起重要作用。
此外,13天后,感染QSP1突變體新生隱球菌的小鼠肺部存活的真菌細胞減少20倍 - 這是真菌感染的常用途徑 - 以及免疫活性和炎癥的顯著降低標記。“這很重要,”Madhani說,“因為我們發(fā)現(xiàn)一種突變體,小鼠甚至可以部分清除感染,這種情況幾乎從未發(fā)生過。”
QSP1基因編碼肽,一串短的氨基酸。在一個有趣的側(cè)面,研究人員表明,新生隱球菌分泌這種肽的前體,在細胞外成熟。然后將完全形成的肽導入細胞中,通過其對尚待鑒定的受體的作用來調(diào)節(jié)毒力。
Madhani說,抗真菌藥物的開發(fā)通常集中在殺死許多物種或完全阻止其毒力的廣譜藥物上。因為法定人數(shù)信號通常是物種特異性的,并且由于QSP1突變會降低毒力但不能消除它,他認為藥物公司不太可能在不久的將來接近QSP1作為治療靶點。
但是,該基因及其肽產(chǎn)物可能與藥物開發(fā)非常適合的目標相互作用,Madhani說,“我們已經(jīng)證明了法定信號發(fā)生在致病性真核生物中,而且它對毒力非常重要,這一事實是該領(lǐng)域取得了重大進展。“
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