靶向表观遗传调控因子克服新兴人类病原真菌耳念珠菌的耐药性

【编辑推荐】针对耳念珠菌（C. auris）耐药性及高死亡率难题，研究人员聚焦组蛋白 H3 翻译后修饰，发现 Gcn5 通过调控麦角甾醇合成、药物外排泵及钙调神经磷酸酶信号通路影响耐药性，且 Gcn5 抑制剂 CPTH?与棘白菌素类药物具协同作用，为抗真菌治疗提供新方向。

　　

耳念珠菌（Candida auris）作为一种 “超级真菌”，自 2009 年被首次分离以来，已在全球六大洲 40 多个国家蔓延。其不仅能在极端环境下长期存活、易在医院环境中引发交叉感染，还对多种抗真菌药物表现出高度耐药性，超过 90% 的临床分离株对氟康唑耐药，部分菌株甚至对三类抗真菌药物均耐药，感染死亡率可高达 70%，给全球公共卫生带来了严峻挑战。然而，目前临床可用的抗真菌药物仅有唑类、多烯类和棘白菌素类三类，开发新的抗真菌策略迫在眉睫。在此背景下，南昌大学基础医学院及第一附属医院、中国科学院上海免疫与感染研究所等机构的研究人员开展了相关研究，旨在揭示耳念珠菌耐药性与致病性的表观遗传机制，为抗真菌治疗寻找新靶点。该研究成果发表在《Nature Communications》。

研究人员主要采用了基因敲除、Western blot、RNA 测序（RNA-seq）、染色质免疫沉淀定量 PCR（ChIP-qPCR）、药物敏感性试验（如斑点试验、微量稀释法）、动物感染模型（大蜡螟和免疫缺陷小鼠模型）等技术方法。其中，样本来源于多种耳念珠菌临床分离株，涵盖多个进化分支。

组蛋白 H3 翻译后修饰对药物胁迫的动态响应

研究人员用棘白菌素类药物卡泊芬净（CAS）、唑类药物氟康唑（FLC）和嘧啶类似物 5 - 氟胞嘧啶（5-FC）处理氟康唑耐药菌株 CBS12767，发现 CAS 处理显著增加组蛋白 H3 特定赖氨酸残基的乙酰化水平及 H3K36 三甲基化水平，而 FLC 或 5-FC 处理未引起明显变化。同时，CAS 和 FLC 处理可上调 GCN5 和 SET2 基因表达，提示组蛋白 H3 的乙酰化和甲基化修饰与耳念珠菌的耐药性密切相关。

组蛋白修饰酶基因在耳念珠菌中的功能保守性

通过敲除编码组蛋白修饰酶的基因（GCN5、RTT109、SET1、SET2、DOT1）并分析组蛋白修饰水平，发现 GCN5 缺失几乎消除了 H3K9、K14、K18、K36 的乙酰化，RTT109 缺失显著降低 H3K56 乙酰化，SET1 或 SET2 缺失导致 H3K4 或 H3K36 甲基化完全丢失，DOT1 缺失使 H3K79 三甲基化消失，表明这些组蛋白修饰酶基因在耳念珠菌中功能高度保守。

Gcn5 对耳念珠菌抗真菌药物耐药性的影响

药物敏感性试验表明，GCN5 缺失菌株对棘白菌素类、唑类和多烯类药物的敏感性显著增加，而 GCN5 互补菌株恢复耐药性。时间杀菌曲线显示，CAS 和米卡芬净（MCF）对 GCN5 缺失菌株的杀菌效果显著增强，说明 Gcn5 是耳念珠菌抵抗多种抗真菌药物的关键因子。

Gcn5 通过调控基因表达影响唑类耐药性

RNA-seq 和 ChIP-qPCR 显示，Gcn5 通过促进组蛋白 H3K14 乙酰化，激活麦角甾醇生物合成相关基因（ERG11、ERG1、ERG3、ERG25）及药物外排泵基因（CDR1、SNQ2、MDR1）的表达，从而介导唑类耐药性。罗丹明 6G 外排试验证实，GCN5 缺失菌株的药物外排泵功能受损。

Gcn5 通过钙调神经磷酸酶信号通路和转录因子 Cas5 调控棘白菌素耐药性及细胞壁完整性

Gcn5 缺失导致钙调神经磷酸酶信号通路相关基因（CRZ1、CAS5、GLC7）和细胞壁完整性相关基因（CHS2、PGA52、RBE1、UTR2）的表达下调。敲除钙调神经磷酸酶催化亚基基因（CNA1）或转录因子 CAS5 基因的菌株对 CAS 的敏感性与 GCN5 缺失菌株相似，且过表达 CAS5 或 CNA1 可部分恢复 Gcn5 缺失菌株的耐药性，表明 Gcn5 通过钙调神经磷酸酶 - Cas5 轴调控棘白菌素耐药性及细胞壁稳定性。

Gcn5 对耳念珠菌致病性的影响

在大蜡螟和免疫缺陷小鼠感染模型中，GCN5 缺失菌株的致病性显著降低，器官中的真菌负荷明显减少，证实 Gcn5 是耳念珠菌的重要毒力因子。

Gcn5 抑制剂与棘白菌素类药物的协同作用

Gcn5 特异性抑制剂 CPTH?在体外和体内均能增强 CAS 对耳念珠菌的抗菌活性，且对哺乳动物细胞毒性较低。棋盘法试验显示两者联合的部分抑菌浓度指数（FICI）<0.5，表明具有协同效应。长期暴露试验表明，耳念珠菌在体内不易对 CPTH?产生耐药性。

该研究首次系统揭示了组蛋白 H3 翻译后修饰在耳念珠菌耐药性和致病性中的关键作用，证实 Gcn5 通过调控麦角甾醇合成、药物外排泵及钙调神经磷酸酶信号通路等机制介导耐药性，并发现 Gcn5 抑制剂与棘白菌素类药物联合应用的协同效应。这不仅为深入理解耳念珠菌的耐药机制提供了新视角，也为开发靶向表观遗传调控因子的抗真菌治疗策略奠定了基础，有望为解决耳念珠菌感染的临床治疗难题开辟新途径。