微生物所在病原真菌二氧化碳感应机制研究方面取得新进展

微生物研究所，2012-06-11

二氧化碳不仅是植物光合作用的重要底物和细胞呼吸代谢的终产物，也是一种重要的信号分子，参与多种生物过程的调节。比如，二氧化碳是吸血性雌蚊寻找合适目标的主要信号分子，高浓度二氧化碳能促进动物生殖细胞的成熟和游动，甚至影响小型动物（如果蝇和线虫）的寿命。白色念珠菌既是人体重要的病原真菌，也是健康人群体内常见的共生菌。人体内二氧化碳浓度远远高于空气中二氧化碳浓度，研究表明，二氧化碳在病原真菌白色念珠菌形态转换和感染宿主过程中起重要的调控作用。高浓度二氧化碳促进菌丝生长和灰菌（opaque）形成，从而促进白色念珠菌在体内定植。这种应答作用是该菌与宿主相互作用及其长期适应性进化的结果。尽管二氧化碳在生物进化和细胞生命活动中起非常重要的作用，目前对于二氧化碳感应的分子机制的了解还非常有限。

最近，中科院微生物研究所真菌学国家重点实验室黄广华课题组研究发现，转录因子Flo8在白色念珠菌感应二氧化碳过程中起关键的调控作用。Flo8含有一个真核生物中保守的LisH结构域，不仅调节二氧化碳诱导的白色念珠菌“酵母-菌丝形态”转换，也控制了“白菌-灰菌”之间的转换。该研究首次发现Flo8对于二氧化碳诱导的菌丝生长和灰菌形成都是必需的。过表达FLO8基因则增强了白色念珠菌细胞感应二氧化碳的敏感性。

进一步研究证明，白念株菌中两条信号途径参与了二氧化碳感应，即保守的cAMP/PKA通路和另一条未知途径。这两条通路最终汇合于转录因子Flo8。Flo8再通过转录因子Efg1和细胞周期调控因子Hgc1等下游分子调控菌丝生长；通过转录因子Wor1和Wor2调控“白菌-灰菌”形态的转换。该研究不仅提供了同一种外界环境因子（二氧化碳）如何调控两个截然不同的生理过程（“酵母-菌丝形态”和“白菌-灰菌”转换）的一个范例，也为病原真菌致病机理和高等生物二氧化碳感应研究提供了线索。相关研究得到了英国肯特大学部分合作者的支持。

论文链接：The transcription factor Flo8 mediates CO2 sensing in the human fungal pathogen Candida albicans