白色念珠菌Ssy1蛋白作为肠道菌群肽聚糖片段的细胞外传感器介导宿主内侵袭性菌丝生长的机制研究

本研究揭示了白色念珠菌(Candida albicans)通过细胞表面蛋白Ssy1感知肠道菌群衍生的肽聚糖片段(PGNs)，激活cAMP-PKA通路促进菌丝生长的分子机制。研究人员发现阻断PGN内吞并不影响菌丝形成，而ssy1Δ/Δ突变体在β-内酰胺诱导的PGN风暴中保持酵母形态且无系统性扩散，确立了Ssy1作为抗毒力靶点的潜力，为防治侵袭性念珠菌感染提供了新策略。

　　

在人体肠道这个复杂的微生态系统中，白色念珠菌(Candida albicans)作为最常见的条件致病真菌，每年导致全球超过1.5亿例黏膜感染和20万例侵袭性感染死亡。这种真菌的致病性与其形态可塑性密切相关——当从无害的酵母态转变为侵袭性菌丝态时，便能突破肠黏膜屏障引发全身感染。长期以来，肠道细菌释放的肽聚糖片段(PGNs)被认为是诱导菌丝生长的关键环境信号，但其具体感知机制仍是未解之谜。

新加坡南洋理工大学的研究团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了白色念珠菌通过细胞表面传感器Ssy1直接感知PGNs的分子机制。研究人员采用LC-MS分析、荧光探针示踪和基因敲除等技术，发现寡肽转运蛋白Opt4是PGNs内吞的主要载体，但意外的是，阻断PGN内吞的7KO突变体仍能形成菌丝。通过系统筛选，他们鉴定出跨膜蛋白Ssy1才是介导PGN信号传导的关键元件——其胞外L78环和N端300氨基酸结构域对PGN感知至关重要。在β-内酰胺诱导的小鼠肠道PGN风暴模型中，ssy1Δ/Δ突变体因无法感知PGN信号而持续保持酵母态，显著降低了系统性扩散能力。

关键技术包括：1）LC-MS定量分析天然PGNs的亚细胞定位；2）构建OPT家族七重敲除株(7KO)及SPS系统突变体；3）HEK-Blue mNOD2报告系统检测小鼠粪便PGN水平；4）cAMP ELISA和ATP生物发光法监测信号通路激活；5）β-内酰胺诱导的小鼠侵袭感染模型评估体内表型。

主要研究结果
Natural PGNs, unlike fluorescent PGN probes, primarily accumulate in C. albicans cytosol
通过LC-MS分析发现，天然PGNs（如来自乳酸菌的MurNAc-GlcNAc-L-Ala-γ-D-isoGln-L-Lys）主要定位于细胞质，而荧光标记的MDP-C2-NBD探针通过网格蛋白介导的内吞作用进入液泡。内吞缺陷突变体clc1Δ/Δ中PGN仍存在于胞质，提示存在非内吞依赖的转运机制。

PGNs enter C. albicans via oligopeptide transporters(Opts)
在7KO突变体中PGN内吞完全消失，回补实验证实Opt4是主要转运体，能介导多种结构PGNs（如824、940、MDP等）的摄取。异源表达实验显示酿酒酵母中CaOPT4可恢复PGN转运功能。

Natural PGNs upregulate OPT expression via the SPS system
PGNs通过Ssy1-Ptr3-Ssy5(SPS)系统上调OPT1-3表达，该过程依赖转录因子Stp1而非Stp2。但组成型表达OPT的stp1Δ62突变体并未增强PGN摄取，提示存在转运体调控的翻译后机制。

Cellular uptake of PGNs is not a prerequisite for PGN-induced C. albicans hyphal growth
突破性发现7KO突变体虽不能内化PGNs，仍能形成完整菌丝，而ssy1Δ/Δ则完全丧失PGN诱导的菌丝生长能力。胞外蛋白酶抑制剂处理不影响表型，排除PGN降解产物诱导的可能性。

Ssy1 is the surface sensor for PGN-induced hyphal growth
ssy1Δ/Δ对PGNs和SPS依赖型氨基酸（如丙氨酸）的菌丝诱导均不敏感，但对精氨酸、血清等SPS非依赖型诱导剂反应正常。双突变体7KO ssy1Δ/Δ表现为完全酵母态，证实Ssy1是PGN感知的核心元件。

Ssy1 transduces PGN signals via the cAMP-PKA pathway for hyphal growth
PGNs通过Ssy1激活cAMP-PKA通路关键基因EFG1和UME6的表达。cAMP测定显示ssy1Δ/Δ中仅出现轻微升高（源于胞内PGN-Cyr1相互作用），而7KO ssy1Δ/Δ则完全无响应，证实Ssy1介导的胞外信号是菌丝形成的主要驱动力。

The N-terminal domain(N300) and extracellular loop(L78) of Ssy1 are indispensable for PGN sensing
结构域分析揭示Ssy1的N端300氨基酸和胞外L78环对PGN信号传导至关重要。引入酿酒酵母Ssy1能完全恢复功能，而IL1环内F357S/S375T/F382L突变可增强PGN敏感性。

C. albicans ssy1Δ/Δ is unresponsive to the PGN storm in the host gut
动物实验显示，在氨苄青霉素处理的小鼠肠道中，野生型白色念珠菌迅速转为菌丝态并扩散至全身器官，而ssy1Δ/Δ则保持酵母态且仅定植于肠道，系统感染率降低>90%。

这项研究颠覆了"PGN必须进入细胞结合Cyr1才能诱导菌丝"的传统认知，提出白色念珠菌采用"胞外感知为主，胞内信号为辅"的双重调控策略。Ssy1作为PGN的细胞表面传感器，其功能不依赖于经典SPS系统的Ssy5和Stps，而是通过独特构象变化激活cAMP-PKA通路。该发现不仅为β-内酰胺相关念珠菌感染的防治提供了新靶点，也为理解真菌-细菌跨界互作提供了范式。未来针对Ssy1 L78环或N端结构域的药物设计，可能开发出特异性阻断菌丝转化而不影响共生态的抗真菌策略。