从卵形酵母到菌丝，如何进行转换？

一种名为Sir2的蛋白质可以促进白色念珠菌从卵形酵母向丝状菌丝的转变。在实验室实验中，缺少Sir2基因的白色念珠菌细胞比具有该基因的同种细胞更不可能形成真正的菌丝。

　　

 

   

显微镜图像显示白色念珠菌：有两种不同的形式——单细胞酵母(左图)和被称为真正的菌丝的细长的线状形式(右图)。

 

你可能会把白色念珠菌称为变形菌:随着这种真菌的生长，它可以作为单个的椭圆形细胞(称为酵母)繁殖，也可以以细长的形式(称为菌丝)繁殖，由丝状的细丝组成。

这种双重性质可以帮助病原体在体内存活，从而引发疾病，包括危险的医院获得性感染。

但是这种转换能力是如何发生的呢?

一项新的研究发现了一个可能有影响的因素。布法罗大学(University at Buffalo)生物学家Guolei Zhao和Laura Rusche在一项于5月5日发表在《mSphere》上的研究报告中指出，一种名为Sir2的蛋白质可能有助于白色念珠菌从卵形酵母向丝状菌丝的转变。在实验室实验中，缺少Sir2基因的白色念珠菌细胞比具有该基因的同种细胞更不可能形成真正的菌丝。

“当我们去除Sir2基因时，我们看到的真正的菌丝形式更少了，”第一作者赵说。她说，这很有趣，因为“微小的圆形酵母形式”和“细长的菌丝形式”都是“感染的必要条件”，帮助白色念珠菌入侵人体的不同部位。

Sir2对形态的影响因细胞周围环境的不同而不同:在营养不良的环境中，缺少Sir2基因的白色念珠菌细胞不太可能同时形成真菌丝和假菌丝，这是一种细胞被拉长和成链生长的中间阶段。但在营养丰富的情况下，缺乏Sir2基因的白色念珠菌形成更多的假菌丝，即使真正菌丝的形成下降。

还需要更多的研究来确切地了解为什么会发生这种情况，生物科学副教授Rusche博士说:“显然，营养环境会改变细胞的行为。”

Rusche解释说，环境中的不同线索——比如营养物质的可利用性和温度——会影响白念珠菌是呈现酵母形态还是丝状形态。Sir2属于一个叫做sirtuins的蛋白质家族，它可能会影响这个过程，帮助细胞解释和/或对外部世界发生的事情做出反应。

“从我们的角度来看，重要的是无论在营养丰富或缺乏营养的情况下，没有Sir2基因改变了平衡，这意味着Sir2蛋白传递的信号是这个等式的一个重要部分，”Rusche说。“细胞整合大量信息来‘决定’采取何种形式。更多地了解是什么触发了这种选择，可以让我们在未来调节它。如果你能减少白色念珠菌产生丝状形态的能力，也许就能减少它的传染性。”

为了了解更多关于Sir2如何影响菌丝形成的信息，Rusche和Zhao仔细研究了白色念珠菌生物学的各个方面。在其他发现中，科学家们发现Sir2蛋白定位于白色念珠菌的细胞核中，从白色念珠菌中移除Sir2基因会导致某些基因的活性降低，而这些基因通常在菌丝细胞中非常活跃。

研究人员还得出结论，Sir2蛋白质的关键功能之一——从其他蛋白质中去除乙酰基——可能与促进向菌丝的转变有关。在实验中，破坏这个脱乙酰化过程导致真正菌丝形成的数量减少。

“Sir2是一种我已经研究了20年的蛋白质，所以很长一段时间以来它一直是我研究的中心，”Rusche说。“我们对它在不同物种中有不同功能的原因很感兴趣。我们认为研究白色念珠菌中的Sir2蛋白质会很有趣，因为它与医学相关，我们想看看我们对这种蛋白质的了解能帮助我们了解这种病原体。”

“我对病原物种感兴趣，”Zhao说。“Sir2蛋白似乎在酵母和菌丝形态之间的形态转变中有这种作用。我们认为这种转变可能会影响这种人类病原体的毒性，所以这是非常重要的。”

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