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为探究烟曲霉（Aspergillus fumigatus）线粒体基因与唑类耐药关系，圣保罗大学研究人员分析 318 个菌株，发现相关基因及机制，为抗耐药研究提供新思路。
烟曲霉（Aspergillus fumigatus）是一种广泛存在于环境中的腐生真菌，看似毫不起眼，却对人类健康有着不小的威胁。在免疫力低下的人群中，它可能摇身一变成为危险的病原体，引发侵袭性肺曲霉病（IPA） 。近年来，随着新冠疫情的爆发，感染 SARS-CoV-2 的患者免疫力下降，IPA 的发病率和死亡率也随之上升，烟曲霉因此被列入世界卫生组织的优先真菌病原体名单。
目前，唑类抗真菌药物是治疗烟曲霉感染的一线药物，它们通过靶向烟曲霉麦角甾醇生物合成途径中的 Cyp51A 蛋白发挥作用。然而，唑类耐药菌株的出现和传播却成为了治疗路上的 “拦路虎”。在全球范围内，耐药菌株感染的频率不断攀升，部分菌株甚至在治疗过程中就获得了耐药性。这不仅让治疗变得更加困难，还增加了患者的死亡风险。面对这一严峻的问题，深入研究烟曲霉唑类耐药的机制迫在眉睫。
来自圣保罗大学（Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeir?o Preto, Universidade de S?o Paulo）等多个机构的研究人员，决心揭开烟曲霉唑类耐药的神秘面纱。他们对 318 个来自不同地理区域、包括唑类敏感和耐药的烟曲霉临床和环境分离株的线粒体序列展开了深入研究，相关成果为后续开发新的治疗策略奠定了重要基础。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们从公共测序项目获取 318 个烟曲霉分离株的全基因组序列数据，涵盖 148 个唑类耐药和 170 个唑类敏感菌株。利用 SPAdes 和 GetOrganelle 软件分别进行核基因组和线粒体基因组的从头组装，借助 BUSCO 评估基因组完整性。运用 DeepLoc 和 Tppred 预测核编码线粒体蛋白，通过 GeSeq 和 MITOS 注释线粒体基因组基因。使用 Bowtie 和 GATK 进行序列比对和单核苷酸多态性（SNP）检测，开展全基因组关联分析（GWA） ，还构建烟曲霉 pet8 和 aifA 基因缺失突变体进行功能验证。
下面来具体看看研究结果。在烟曲霉线粒体基因组和核编码线粒体蛋白基因特征方面，318 个基因组和线粒体基因组经组装，基因组完整性达 96.34%，316 个线粒体基因组为单环重叠群，大小在 30693 - 31803bp，GC 含量变化小。线粒体基因组有两种结构，多数（90.51%）结构相同。通过信号肽预测分析，鉴定出 468 个核编码线粒体蛋白。
线粒体蛋白与唑类耐药关系的研究中，基于 417 个线粒体基因的 1749 个 SNP 进行主成分分析（PCA） ，发现表型间存在部分聚类。GWA 分析显示，线粒体基因组基因与唑类耐药无关联，而合成线粒体核编码蛋白的基因中，7 个基因的 10 个变体与耐药显著相关，其中 3 个为非同义变体。对线粒体融合和分裂关键成分的 GWA 研究发现，fzo1 和 fis1 基因中的 SNP 与耐药显著相关。构建基于核编码线粒体蛋白基因变体的系统发育树，发现进化枝 A 主要为耐药菌株，进化枝 B 多为敏感菌株。clade A 中 86% 的菌株 msh6 基因存在非同义 SNP（G698C） ，clade B 中仅 1.78% 有此变体。相关性分析表明，耐药表型与线粒体载体蛋白（pet8）和 AMID 样线粒体氧化还原酶（aifA）基因缺失相关。此外，耐药（Cyp51A 依赖型）菌株线粒体 DNA 拷贝数显著低于敏感菌株。
研究人员还构建了 pet8 和 aifA 基因缺失突变体，突变体生长表型与野生型相似，对多种抗真菌药物的最低抑菌浓度（MIC）也与野生型相同，说明这些突变在 A1163 背景下不影响唑类耐药性。但在唑类持久性实验中，Δpet8 和 ΔaifA 突变体的持久性指数（PI）比野生型高，比高持久性菌株 PDE - 9 还高，表明这两个基因可能参与唑类持久性。
综合研究结果与讨论，该研究全面分析了大量烟曲霉线粒体基因组，发现其序列高度保守，变异主要在内含子和基因间区域，且线粒体基因组 SNP 与唑类耐药表型无关联。不过，研究鉴定出与唑类耐药相关的线粒体蛋白编码基因变异，如 pet8 和 aifA 基因缺失与耐药表型相关，还揭示了它们可能参与唑类持久性的新机制。此外，研究发现耐药菌株线粒体 DNA 拷贝数减少，这或许与耐药的适应性代价有关。这些发现为理解烟曲霉唑类耐药机制提供了新视角，为开发对抗耐药的新策略提供了理论依据，有望推动抗真菌药物研发，改善烟曲霉感染患者的治疗现状，在生命科学和健康医学领域具有重要意义。
