MADS-box基因家族功能分化精细调控马尔尼菲篮状菌双态转换的分子机制

本研究揭示了马尔尼菲篮状菌（Talaromyces marneffei）中MADS-box转录因子家族通过功能分化调控温度依赖性双态转换的分子机制。通过实验室进化筛选结合系统发育分析，发现mads9和madsA通过差异调控代谢通路（如能量代谢和膜动力学）共同精细调控菌丝-酵母形态转换，为理解病原真菌环境适应提供了新视角。

　　

MADS-box基因家族在马尔尼菲篮状菌双态转换中的功能分化

ABSTRACT
马尔尼菲篮状菌（Talaromyces marneffei）作为重要的温度依赖性双态致病真菌，其菌丝-酵母形态转换是宿主感染的关键适应性机制。本研究通过实验室进化筛选发现MADS-box基因家族成员在双态转换缺陷突变体中显著富集，系统发育分析显示该家族在T. marneffei中经历了显著扩张。功能研究表明，mads9过表达可延迟菌丝向酵母的转换，而其旁系同源基因mads10无此功能。整合RNA测序（RNA-seq）和染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）数据，揭示mads9通过调控代谢通路影响转换速率，而先前鉴定的madsA（mads7）则通过膜动力学发挥作用，二者通过共享靶基因实现互作调控。

INTRODUCTION
人类致病真菌常通过菌丝/酵母形态转换适应宿主体温环境。马尔尼菲篮状菌作为东南亚地区免疫缺陷患者的重要机会性病原体，在25°C呈腐生菌丝态，37°C转为致病酵母态。已知abaA、areA等基因参与该过程，但MADS-box家族（含保守DNA结合域的真核生物转录因子）在真菌中的功能尚未充分解析。

RESULTS

实验室进化筛选揭示MADS-box基因富集
通过温度梯度递减的适应性实验室进化，从双态转换缺陷群体中鉴定出426个SNV和200个Indel。结构变异分析显示MADS-box基因（mads9、mads10、mads13）位于高频缺失片段，GO富集提示该家族与蛋白二聚化（P=4.0×10^?4
）和DNA结合（P=3.1×10^?3
）显著相关。

系统发育与基因复制机制
比较7种Talaromyces物种发现，T. marneffei PM1株含15个MADS-box基因，远多于近缘种。共线性分析表明，mads4/mads10/mads9/mads13通过片段复制（segmental duplication）起源于共同祖先，而mads11/mads14/mads15可能通过转座介导的复制产生。

mads9特异性调控酵母形态发生
37°C静态培养中，OE-mads9菌株2天时菌丝长度显著增加（P<0.001），但3天后加速转为短杆状酵母；动态转换实验显示其菌丝尖端膨胀率（3.5 hpt）和分支邻近指数（12 hpt）显著低于野生型（P<0.01），证实转换延迟。有趣的是，mads10敲除或过表达均未表现表型变化，提示功能分化。

转录组与染色质互作网络
RNA-seq显示mads9突变体差异基因富集于"线粒体呼吸链复合体III组装"（GO:0042775），而madsA突变体偏好"膜完整性"相关通路。ChIP-seq揭示mads9和madsA分别有60%和82%的结合峰位于启动子区，共同调控6个靶基因如天冬氨酸蛋白酶（TM021553.00）和单糖转运蛋白（TM050148.00）。

DISCUSSION
本研究阐明MADS-box家族通过基因复制和功能分化（如mads9调控代谢、madsA影响膜动态）精细协调双态转换。该发现不仅拓展了植物以外MADS-box基因的功能认知，也为理解环境真菌-病原体演化提供了分子框架。未来需探究家族其余成员在宿主适应中的作用。

MATERIALS AND METHODS
实验采用PM1野生株（香港患者分离株），通过CRISPR-Cas9构建基因编辑菌株。RNA-seq使用Illumina XTEN平台（PE150），ChIP-seq采用FLAG标签抗体。数据分析涉及HISAT2比对、DESeq2差异分析和MEME motif预测等流程。