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申克孢子丝菌(Sporothrix Schenckii,SSchenckii)是孢子丝菌病(Sporotrichosis)的病原菌,该菌遍布世界各地,人类可因皮肤轻微外伤后接触被该菌污染的物质而感染。由申克孢子丝菌引起的孢子丝菌病是最常见的深部真菌感染之一,在全世界均有发生。临床表现为皮肤、皮下组织及其附近淋巴系统的慢性感染,皮损多局限于暴露部位,形成沿淋巴走行分布的特征性结节,可引起皮肤化脓、溃烂及渗出,少数病人可发生多系统播散。
申克孢子丝菌为一种双相型真菌,在室温25℃表现为菌丝相,体内37℃为酵母相,这种酵母相与菌丝相之间的转换称为菌相转换。申克孢子丝菌酵母相可在感染者体内组织增殖,形成小的芽生孢子而致病。
申克孢子丝菌的双相性表明该菌不同菌相存在差异表达基因,在不同的环境条件下,通过菌体内信号转导的调控,表现为酵母相或菌丝相。目前申克孢子丝菌双相转换的相关研究仅涉及少数几个基因,双相转换的分子机制尚未明了,研究申克孢子丝菌双相转换机制对揭示其发病机理有重要意义。
本研究应用抑制性消减杂交(Suppression SubtractiveHvbridization,SSH)技术,构建高特异性的申克孢子丝菌菌丝相(Mycelium,M)和酵母相(Yeast,Y)的正反cDNA消减文库,并对其差异表达的基因进行生物信息学分析,以探讨差异表达基因与酵母相与菌丝相双相转换的相关性。
本研究选择申克孢子丝菌标准株CMCC(F)D1a作为研究对象,以体外诱导形成的纯的菌丝相(M)与酵母相(Y)细胞作为实验材料,分别提取M与Y细胞的总RNA,逆转录并扩增M与Y细胞的cDNA,纯化扩增的cDNA,经RsaI酶切处理,将酶切后的M与Y细胞的cDNA分别作为测试子(Testa)和驱动子(driver),将M与Y细胞的cDNA分别分为两份,每份连接不同的接头,即:接头1(adaptorl)和接头2(adaptor2)。之后进行两轮消减杂交及两轮PCR扩增,纯化第二轮PCR产物,以紫外分光光度计检测cDNA纯度与浓度。连接载体pGEM-T并转化感受态细胞TOPO10,蓝白斑筛选阳性克隆,采用T7引物,PCR扩增插入片段,挑取插入片断大于250bp、带型单一的克隆进行大规模测序。判别测序的有效性,去除非单一克隆的数据,并对所有数据进行去载、拼接、聚类和Blastn分析及整理。
结果:M+Y文库(即在M相高表达,Y相低表达或不表达)获得751条表达序列标签(Expressed SequenceTags,ESTs),平均长度为690.98bp,ESTs经拼接后获得101条unigenes;Y+M文库(即在Y相高表达,M相低表达或不表达)获得875条ESTs,平均长度为575.9bp,拼接获得249条tmigenes。Blastn分析发现两个消减文库中都出现多个重复的基因序列,去除重复序列后,M+Y文库共获得45条unigenes,Y+M文库获得91条unigenes。申克孢子丝菌酵母相菌丝相的转换伴随着不同菌相细胞差异基因的高表达,这些高表达的差异基因可分为四类:(1)结构基因类,如18S、25sRNA基因,AJ496242.1,FJ882050.1,AF343676.1等,某些结构基因在申克孢子丝菌酵母相菌丝相状态下的独特表达,可能是菌相转换的结果;(2)代谢酶类,如gb|CP001656.1|,ref|NM_001006571.1|,DQ298384.1等,参与碳水化合物、氨基酸、脂质和辅酶运输和代谢;(3)细胞表面分子类,如gi|30721613|,gi|45383668,gb|GQ379464.1|等,这些分子参与细胞内的信号转导,推测其在菌相转换中起介导细胞基因表达的调控或细胞行为的改变;(4)功能不明的细胞分子,如gb|DQ510714.1|,gb|EU923089.1|,gb|DQ298391.1|等。它们在申克孢子丝菌双相转换机制中的作用也有待进一步验证。
申克孢子丝菌菌丝相和酵母相cDNA消减文库的构建及生物信息学分析为进一步筛选鉴定菌相转换相关差异基因奠定了基础,有助于阐明申克孢子丝菌双相转换的分子机制。