自噬在白念珠菌细胞稳态维持中的功能研究

Candida albicans is one of the most important opportunistic pathogens in clinic. It is of significance to investigate the virulence-related factors and pathogenicity mechanisms in this pathogen. Autophagy is the key process of self-digestion in eukaryotic cells, playing essential roles in cellular homeostasis, stress tolerance, cellular differentiation, development, aging and signal transduction. However, the role of autophagy in C. albicans remains to be detailed. This study for the first time systematically investigates the functions of autophagy-related genes. By constructing the autophagy-reporting system, the mitochondrial fuction defect model, the endoplasmic reticulum (ER) stress-reporting system and the nucleus transport defect model, this study explores in detail the roles of autophagy in mitochondrial function maintenance, ER stress response, nucleus homeostasis maintenance, cell cycle regulation and pathogenicity of C. albicans. This study aims to uncover the connection between autophagy and stress response response, to shed novel light on the role of autophagy in cellular homeostasis maintenance, and to discover new drug targets against C. albicans-related infections.

白念珠菌是临床极为重要的条件性致病真菌，探索该病原菌毒力相关因子及致病机制具有重要意义。自噬作为真核细胞关键的自我消化机制，通过维持细胞稳态，在压力耐受、细胞分化、发育、衰老、信号转导等过程中扮演重要角色。然而，自噬在白念珠菌生理代谢尤其是细胞稳态维持中的功能尚有待深入研究。本项目首次系统开展白念珠菌自噬相关基因的功能研究，通过构建自噬报告系统、线粒体功能缺陷模型、内质网压力报告系统、核物质转运缺陷模型等，探索自噬在白念珠菌线粒体功能维持、内质网压力应答、核物质稳态维持及细胞周期调控中的作用，以及自噬在该病原菌压力耐受与致病过程中的功能。本项目旨在明确白念珠菌自噬与环境压力应答之间的相互关系，丰富自噬在白念珠菌细胞稳态维持方面的理论，同时发掘针对该病原菌的新型药物靶点，为临床治疗白念珠菌感染提供理论依据。

白念珠菌是临床危害极为严重的条件致病真菌。随着耐药及毒力增强菌株的不断出现，明确白念珠菌新型致病机制，尤其是细胞稳态维持机制成为亟待解决的科学问题。自噬作为真核细胞物质自我更新的重要机制，与细胞稳态维持紧密相关。本项目首次对白念珠菌自噬相关基因的组成展开研究，并系统探究自噬在细胞稳态维持中的功能，以及对白念珠菌毒力的重要贡献。采用生物信息学方法，从白念珠菌基因组数据库中初步鉴定出一系列自噬相关基因；通过PCR介导的同源重组方法，成功构建了自噬相关基因、重要细胞器功能维持相关基因的缺失菌株、回补菌株及定位菌株；基于蛋白定位分析、Western blotting检测、透射电镜等方法，建立了白念珠菌自噬报告系统，为系统开展该病原菌自噬流的相关研究提供了重要的方法和工具保证；通过发掘一系列线粒体功能维持蛋白、构建线粒体功能缺陷模型、建立线粒体自噬报告系统等技术手段，明确了细胞自噬与重要线粒体蛋白在线粒体功能维持过程中的重要作用；通过建立内质网压力报告系统、HAC1 mRNA剪切分析、RT-PCR、构建内质网自噬报告体系等方法，明确了细胞自噬与非折叠蛋白应答蛋白Ysy6协同维持内质网功能稳态的分子机制；通过发掘细胞核物质转运相关蛋白、建立细胞核物质转运缺陷模型、细胞周期分析等方法，揭示了自噬在白念珠菌细胞核稳态维持过程中的重要功能；通过细胞互作模型及小鼠系统性感染模型，明确了自噬在白念珠菌侵染宿主细胞及系统性感染宿主组织过程中的作用。本课题的相关研究成果丰富了对真菌细胞自噬系统组成与功能的认识，为进一步揭示真菌细胞稳态维持的细胞生物学与分子生物学机制，并且为新型抗真菌药物靶点的发掘及抗真菌药物的开发提供了理论依据和实践参考。