Cas5关键磷酸化位点对白色念珠菌细胞壁压力应激通路的调控作用及机制研究

The morbidity and mortality of invasive Candida albicans (CA) infections are increasing rapidly. Drug resistance and inadequate understanding of the pathogenesis of CA are major factors to limit the effectiveness of clinical intervention for invasive CA infections. Cell wall integrity transcriptional regulator Cas5 is the core protein of CA cell wall stress pathway, which plays a crucial role in the pathogenicity and drug resistance. Cas5 dephosphorylation is a key step in activating cell wall stress response. However, the key phosphorylation sites affecting the activity of Cas5 and the vitality of CA cell wall stress pathway are still unclear. In this project, the Cas5 was as the core point, the bioinformatics technology and the biomass spectrum technology were used to screen the key phosphorylation sites of Cas5. Based on the screening results, the regulatory mechanisms of phosphorylation sites on the key process of resistance and pathopoiesis of CA that mediated by the cell wall stress pathway that were investigated at the cell and animal level. This study can not only clarify the key phosphorylation site of Cas5 and its regulatory mechanism on the cell wall stress pathway of CA, but also provide a reference for the screening of anti-fungal infection drugs and treatment strategies.

临床上，白色念珠菌（Candida albicans, CA）侵袭性感染发病率和致死率居高不下，日趋严重的耐药现象以及对致病机理认识不足是限制CA侵袭性感染临床干预效果的主要因素。细胞壁完整性转录调控因子Cas5是CA细胞壁压力应激通路中的核心枢纽蛋白，在CA致病性和耐药性产生方面发挥着至关重要的作用。Cas5去磷酸化过程是CA启动细胞壁压力应激的关键步骤。但影响Cas5活性及CA细胞壁压力应激通路活力的关键磷酸化位点尚不明确。本项目以Cas5为核心，应用生物信息技术和生物质谱技术筛选Cas5关键磷酸化位点；基于筛选结果，在细胞和动物水平探讨磷酸化位点对细胞壁压力应激通路介导的CA耐药和致病过程中关键环节的调控作用和机制。该研究不仅可以明确Cas5关键磷酸化位点及其对CA细胞壁压力应激通路的调控机制，而且能够为开发新的抗真菌感染药物和治疗策略提供参考。

临床上，白色念珠菌（Candida albicans, CA）侵袭性感染发病率和致死率居高不下，日趋严重的耐药现象以及对致病机理认识不足是限制CA侵袭性感染临床干预效果的主要因素。CA细胞壁完整性转录调控因子Cas5是CA细胞壁压力应激通路中的核心枢纽蛋白，在CA致病性和耐药性产生方面发挥着至关重要的作用。该项目从Cas5蛋白入手，研究Cas5在细胞壁重塑过程中的调控作用及机制。申请人利用基因编辑技术构建CAS5基因敲除菌株(cas5∆/∆)，并通过建立的CA—宿主细胞共培养模型研究Cas5蛋白在CA黏附和侵袭宿主细胞过程中的调控作用和机制。结果发现，Cas5不仅通过参与CA细胞壁中关键黏附基因和菌丝形成基因ALS3的表达，并且还通过干预细胞壁中参与CA黏附的多糖的暴露，促使CA菌丝形成和伸长和对宿主细胞的黏附和侵袭作用。此外，通过建立的CA小鼠感染模型研究Cas5介导的CA细胞壁重塑过程对宿主免疫过程的干预作用。结果显示，Cas5的缺失增加了CA细胞壁中的病原模式分子的暴露，促使宿主免疫细胞对CA的识别作用，提示Cas5蛋白是CA逃逸宿主免疫的关键蛋白。本研究不仅可以明确了Cas5在CA细胞壁应激通路中的调控作用，阐明了Cas5致病性产生的机制，并且为抗真菌感染药物的筛选和治疗策略提供了参考。