青年副研究員杜浛等發(fā)現(xiàn)病原真菌遺傳和表型多樣性形成新機(jī)制
遺傳和表型多樣性是生物適應(yīng)自然界環(huán)境變化的一種普遍策略，而有性生殖則是真核生物遺傳和表型多樣性形成的重要途徑。熱帶念珠菌是一種重要的人體致病真菌。近年來，由于免疫缺陷人群的增長和臨床抗真菌藥物的廣泛應(yīng)用，熱帶念珠菌感染引起的念珠菌病越來越普遍。與臨床上常見的白色念珠菌相比，熱帶念珠菌致病性更強(qiáng)，而且容易產(chǎn)生耐藥性。但目前國內(nèi)外對該菌致病機(jī)制和耐藥性形成機(jī)制的研究都比較少。
5月7日，青年副研究員杜浛等人首次發(fā)現(xiàn)熱帶念珠菌能進(jìn)行同性交配（same-sex mating， a x a 或alpha x alpha），相關(guān)結(jié)果以“A coupled process of same- and opposite-sex mating generates polyploidy and genetic diversity in Candida tropicalis”為標(biāo)題，近期在線發(fā)表于國際著名雜志PLOS Genetics上。更有意思的是，同性交配產(chǎn)物能進(jìn)一步與交配型相反的細(xì)胞進(jìn)行異性交配（opposite-sex mating，a x alpha）。自然界中，熱帶念珠菌通常以二倍體形式存在，沒有單倍體形式。杜浛等人發(fā)現(xiàn)，熱帶念珠菌通過偶聯(lián)同性和異性交配過程，產(chǎn)生六倍體交配子，而高倍體交配子的基因組非常不穩(wěn)定，在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下，快速地向低倍體和非整倍體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?；蚪M穩(wěn)定性與染色體倍性呈明顯的負(fù)相關(guān)性，也就是染色體倍性越高，基因組越不穩(wěn)定。表型分析顯示，同性和異性偶聯(lián)的多重交配產(chǎn)物在菌絲發(fā)育、毒性因子分泌和耐藥性方面均展示出極高的多樣性。這種多樣性有利該物種快速地適應(yīng)自然中變化的環(huán)境條件，也有利于毒性因子的快速進(jìn)化。
圖1. 熱帶念珠菌的多重交配過程。Alpha細(xì)胞分泌信息素，刺激a細(xì)胞進(jìn)行同性交配，形成四倍體。四倍體a細(xì)胞進(jìn)一步與alpha細(xì)胞進(jìn)行異性交配，產(chǎn)生六倍體交配子。
該研究發(fā)現(xiàn)了病原真菌有性生殖的一種新模式，揭示了遺傳和表型多樣性形成及真菌致病性和耐藥性快速進(jìn)化的新機(jī)制，為臨床念珠菌病的防治提供了新思路。杜浛為該論文的通訊作者，該研究獲得了中科院微生物研究所黃廣華實(shí)驗(yàn)室和布朗大學(xué)Richard Bennet教授實(shí)驗(yàn)室的大力支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007377
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