14-3-3蛋白Bmh2调控新型隐球菌生长和形态转换的功能研究

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背景及目的:新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)是一种临床常见的条件性致病真菌,并且在自然界中分布十分广泛,极易被人体通过呼吸道吸入而在肺部定植并建立感染。据估计,全球每年隐球菌感染的死亡病例高达60万人以上,是当前发病率和致死率最高的病原真菌之一。作为一种酵母-菌丝双态性真菌,新型隐球菌的致病性也与其形态紧密相关,其酵母形态是高致病力形态,而菌丝形态则是无毒力形态。有研究报道,新型隐球菌在发生酵母-菌丝形态转换过程中,会伴随着大量细胞表面蛋白和分泌性蛋白的产生,这些蛋白可能通过囊泡运输至细胞表面或胞外,发挥相应的功能,但这种转运机制及其与形态转换之间的关联机制目前并不清楚。囊泡内含有大量的与隐球菌毒力特征相关的一类14-3-3蛋白—Bmh2,该类型蛋白通常与磷酸化丝氨酸或苏氨酸蛋白结合,参与多种信号转导途径,但目前关于Bmh2在新型隐球菌中的具体功能以及是否参与酵母-形态转换过程的调控仍不清楚。因此本研究围绕该14-3-3蛋白Bmh2展开,对其遗传学功能进行了深入探究,为阐明隐球菌的形态转换机制和寻找新的抗隐球菌策略的提供新的思路。方法:1、bmh2突变株及回补株的构建及验证以血清型D型新型隐球菌XL280为背景,采用CRISPR-Cas9联合电穿孔技术实现目的基因的敲除及回补。2、菌株的细胞形态、大小分析在普通显微镜下观察并对比野生株、突变株和回补株的细胞形态,细胞直径用Image J测量并用Graph Pad Prism8进行统计学分析。3、温度及化学敏感性分析(1)所有菌株均加在20%的甘油中,-80℃保存,并在加了琼脂糖的酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖(YPD)固体培养基上活化并培养,除非有特殊说明,否则均在30℃下常规培养。(2)检测温度敏感性时,我们将菌株分别在YPD和YPD+25μMCu SO4的培养基上培养,监测并对比不同温度(25℃、30℃和37℃)下两组菌株的生长情况,于2-5天拍照。(3)检测化学敏感性时,我们将菌株分别在YPD+25μMCu SO4和添加了各种应激化学物(KCl、Na Cl、Sorbitol以及刚果红等)的YPD+25μMCu SO4的培养基上培养,监测并对比两组菌株的生长情况,于1-3天拍照。4、菌株的生长分析(1)所有菌株在YPD+25μMCu SO4固体培养基上活化,并在30℃下常规培养。(2)为了作生长曲线,菌株用YPD+25μMCu SO4液体培养,30℃恒温摇床中孵育,并在固定时间点取菌液测OD600。5、有性生殖以及形态转换分析将菌株在V8+25μMCu SO4固体培养基上培养,在25℃避光条件下进行单性生殖菌丝生长试验,在显微镜下观察菌丝的产生。结果:与野生型菌株和回补株对比,铜离子诱导的条件敲除型突变株生长明显受限,且细胞形态增大,细胞之间黏连不易分离,温度以及压力应激和敏感性都更高,同时在有性生殖条件下表现出菌丝形态分化能力缺陷,几乎无法产生菌丝。结论:本研究结果表明,14-3-3蛋白Bmh2可能参与新型隐球菌的生长,与新型隐球菌的形态发生、细胞大小、温度敏感性以及应对环境压力密切相关,更重要的是,Bmh2还可能参与新型隐球菌的有性生殖以及与有性生殖后的菌丝生长也密切相关。本研究初步揭示了BMH2基因在新型隐球菌生长发育、温度敏感性、应激反应以及形态转化等方面的功能,为探寻新型隐球菌性肺炎的发病机制和诊疗提供了思路。
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背景:新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)是一种临床上非常常见的机会致病菌,在世界范围内具有聚集性发病、广泛性分布的特征。免疫系统功能低下的人群是隐球菌病的易感人群,如AIDS患者及器官移植患者,但近年来,越来越多的非免疫缺陷感染者的出现使得隐球菌感染受到越来越多的关注。新型隐球菌作为一种酵母—菌丝双态性真菌,其形态转化深刻地影响和塑造了隐球菌的毒力。酵母形态是隐球菌高毒力
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