MeaB bZIP转录因子通过调控精氨酸代谢介导烟曲霉亚硝化应激响应的机制研究

本研究针对烟曲霉(Aspergillus fumigatus)应对亚硝化应激的分子机制，通过构建meaB基因缺失突变体，结合转录组学分析和表型验证，发现MeaB转录因子通过精细调控精氨酸代谢途径，影响铁稳态和活性氮物种(RNI)解毒过程，揭示了其作为潜在抗真菌靶点的重要意义。该研究为开发针对真菌氮代谢通路的新型抗感染策略提供了理论依据。

　　

在微生物与宿主的博弈中，烟曲霉(Aspergillus fumigatus)作为一种重要的机会性人类病原真菌，被世界卫生组织列为最高优先级威胁病原体。其致病性与应对宿主免疫攻击的能力密切相关，特别是抵抗巨噬细胞产生的活性氮物种(RNI)的能力。然而，烟曲霉应对亚硝化应激的分子调控机制尚不明确，这限制了针对该通路的新型抗真菌策略的开发。

以往研究表明，bZIP型转录因子MeaB在真菌氮代谢中起关键作用，与硝酸盐同化和氮代谢物抑制相关。在构巢曲霉中，MeaB参与调控氮代谢相关基因表达，但其在烟曲霉中亚硝化应激响应中的具体功能尚未阐明。研究人员推测MeaB可能通过调节一氧化氮(NO)代谢影响烟曲霉的应激耐受性和致病性。

为了解决这一问题，Varga等人在《BMC Genomics》上发表了最新研究成果，系统探讨了MeaB在烟曲霉应对亚硝化应激中的功能机制。研究团队通过分子生物学、遗传学和转录组学方法，揭示了MeaB通过调控精氨酸代谢影响铁稳态和RNI解毒过程的新机制。

研究采用了多种关键技术方法：通过基因敲除和回补技术构建meaB缺失突变体(VKmeaB1)和回补株(VKmeaB2)；利用表型分析评估菌株对不同应激源的敏感性；采用人类原代巨噬细胞模型（使用CD14微珠从人血白细胞富集层分离的原代单核细胞分化而来）评估分生孢子存活率；通过RNA-seq转录组学分析基因表达谱；使用荧光探针(DCF和DAF-FM)检测氧化还原状态变化；并通过生化方法测定固醇含量。

The A meaB gene deletion strain showed increased nitrosative stress sensitivity

研究发现meaB缺失突变体在亚硝酸钠(NaNO₂)、二乙胺NONOate(DETA NONOate)和甲萘醌亚硫酸氢盐(MSB)处理下表现出敏感性增强，但对叔丁基过氧化氢(tBOOH)或H₂2O₂的敏感性未改变。突变体分生孢子对人巨噬细胞的敏感性没有显著变化，在Galleria mellonella感染模型中毒力仅轻微减弱。这些结果表明MeaB特异性参与亚硝化应激响应，而非一般的氧化应激响应。

NaNO2 treatment disturbed iron homeostasis

转录组分析显示，90 mM NaNO₂处理引起野生型烟曲霉Af293菌株的显著转录重编程。核糖体生物发生和细胞周期相关基因下调，而亚硝化应激响应基因(fhpA、fhpB、gnoA)、硝酸盐利用基因(niaD、niiA)、铁获取基因和麦角固醇生物合成基因上调。值得注意的是，精氨酸代谢基因仅在野生型菌株中被上调，表明MeaB可能参与精氨酸代谢的调控。

Lack of MeaB also disturbed iron homeostasis even under untreated conditions

在未处理条件下，meaB缺失突变体表现出铁获取和铁载体生物合成基因的上调，以及血红素结合蛋白基因的下调。90 mM NaNO₂处理在突变体中引起的转录反应与野生型菌株135 mM NaNO₂处理的反应相似，表明缺失MeaB增强了菌株对亚硝化应激的敏感性。特别值得注意的是，精氨酸生物合成基因在突变体中未被富集，而线粒体鸟氨酸载体蛋白基因(amcA)的表达水平显著高于野生型。

研究结论表明，Mea通过精细调控精氨酸代谢基因的转录活性，影响烟曲霉的生理功能。精氨酸代谢不仅影响铁载体生产（铁稳态），还影响多胺形成（应激耐受性），并可能影响NO稳态。缺乏MeaB会破坏精氨酸代谢，导致铁稳态失衡和RNI解毒能力下降，从而增强对亚硝化应激的敏感性。

讨论部分强调，虽然抑制烟曲霉的亚硝化应激防御可能并非对所有菌株都有效的抗真菌治疗策略，但基于同时破坏铁和NO稳态的联合治疗方法具有广阔前景。在真菌中诱导亚硝化（亚硝氧化）应激会增加对铁的需求，这可能增强针对真菌铁获取抑制的抗真菌策略的有效性。

该研究不仅揭示了MeaB在烟曲霉亚硝化应激响应中的新功能，还为开发针对氮代谢通路的新型抗真菌药物提供了潜在靶点。通过理解真菌应对宿主免疫攻击的分子机制，我们可以更好地设计联合治疗策略，提高抗真菌治疗的效果。