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白念珠菌的形态转换是其致病性最重要的决定因素之一,这种形态变化受各种外界信号和细胞内信号转导途径的调控。转录因子Flo8在酿酒酵母形态发生中起关键作用,并受cAMP/PKA信号转导途径调控。为了证明白念珠菌中是否也存在类似的调控机制,我们通过功能互补实验,将白念珠菌基因组文库导入酿酒酵母单倍体flo8缺失株中,筛选能够互补或校正其侵入生长缺陷的基因,分离鉴定到8个新基因,包括FLO8的同源基因CaFLO8和PPE1的同源基因CaPPE1。
CaFlo8与Flo8蛋白在全序列比较时同源性较低,但是N端的部分区域CaFlo8(30-92aa)与Flo8(72-154aa)高度同源。CaFlo8能够回复flo8缺失株的侵入和假菌丝生长缺陷,并能部分互补flo8缺失株的biofilm形成缺陷。通过序列比较和功能互补实验,我们确定了FLO8的同源基因CaFLO8。CaFlo8在酿酒酵母中具有转录激活作用,激活菌丝生长和侵入生长,这种激活作用绕过MAPK途径。利用lacZ作为报道基因分析CaFlo8的转录激活功能,发现CaFlo8蛋白N端的LUFS结构域和C端区域对其功能的发挥都有重要的影响,其中C端区域在转录激活过程中起主要作用。
CaFLO8基因的敲除对白念珠菌的生长速度影响不大,但是对菌丝发育的影响很大,Caflo8缺失株在菌丝诱导的液体培养基中和固体培养基中都不能形成菌丝。Northern结果表明CaFlo8对菌丝特异基因的表达具有重要的调控作用,Caflo8缺失株中多个菌丝特异基因的表达和毒性相关基因的表达受阻。这种影响表现为剂量依赖,一个拷贝CaFLO8基因的敲除就能够影响表型的变化,减弱菌丝的形成和菌丝特异基因的表达。在小鼠系统感染试验中,Caflo8缺失株几乎没有毒性,而重新导入CaFLO8就能使缺失株的毒性回复到对照野生菌株水平。
用DNAmicroarray技术分析Caflo8缺失株的基因转录谱并与efg1缺失株的基因转录图谱比较,结果表明受CaFlo8调控的基因少于受Efg1所调控的基因,而且受CaFlo8调控基因都在受Efg1调控基因的范围内,其中大多数是菌丝特异基因,包括HWP1,ECE1以及最近发现的HGC1基因和一个新基因orf19.5760。为了阐明CaFlo8与Efg1的功能关系,我们利用酵母双杂交和免疫共沉淀实验来验证。双杂交结果表明CaFlo8与Efg1能够相互作用,但是这种物理作用比较弱。而体内免疫共沉淀实验表明,在白念珠菌的酵母形态和菌丝形态的细胞里,CaFlo8和Efg1都存在相互作用。在包埋的微氧条件下,Caflo8,Efg1和Cdc35对菌丝生长都起抑制作用。我们的结果证明,CaFlo8与Efg1一样,是具有双重功能的转录调控因子,可能是通过与Efg1相互作用而调控下游基因的表达。
CRK1是从白念珠菌中克隆到的一个CDC2相关的蛋白激酶基因,它参与菌丝生长的调控,并对白念珠菌的致病性有重要影响。CaFLO8在crk1缺失株中过表达能促进菌丝的形成,并激活ECE1等菌丝特异基因的转录,但是Crk1的激活作用却在Caflo8缺失株中被阻断。EFG1在crk1缺失株中过表达的表型与CaFLO8类似,也能促进菌丝的形成。这些结果表明,在遗传学意义上CaFlo8和Efg1作用于Crk1下游。
CaPpe1蛋白与酿酒酵母蛋白磷酸酯酶Ppe1有很高同源性。在单倍体酿酒酵母中,CaPpe1可以部分校正flo8缺失株的侵入生长缺陷,但是在MAPK途径成员缺失株中不能进行侵入生长;在双倍体酿酒酵母中,CaPpe1可以促进菌丝生长,这种激活作用绕过MAPK途径,但在flo8缺失株中只有微弱的激活作用。结果说明CaPpe1在酿酒酵母的假菌丝生长和侵入生长中参与调控的途径是不同的。