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综述:从比较免疫学视角看真菌的调控性细胞死亡
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月05日 来源:CELL DEATH AND DIFFERENTIATION 15.4
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这篇综述系统梳理了真菌调控性细胞死亡(RCD)的分子机制与进化起源,揭示了真菌NOD样受体(NLRs)、气孔素样蛋白(fGSDMs)和HET/TIR结构域蛋白等免疫元件与哺乳动物坏死性凋亡(necroptosis)、细胞焦亡(pyroptosis)的进化关联,为理解真菌先天免疫系统提供了全新框架。作者通过异核体不相容(HI)模型,阐明了真菌RCD在抵抗病毒传播、资源掠夺中的防御功能,特别强调了淀粉样信号传导和HeLo/HELL膜靶向结构域在跨物种细胞死亡通路中的保守性。
真菌王国的免疫防御密码
在生命演化的长河中,真菌发展出了独特的防御机制。最新研究表明,真菌细胞中存在着与动物坏死性凋亡和细胞焦亡相似的死亡程序,这些程序由古老的免疫元件控制,构成了真菌的"分子防御武器库"。
异核体不相容:真菌的自我防御系统
当不同遗传背景的真菌菌丝体发生融合时,会触发被称为异核体不相容(HI)的细胞死亡过程。这种现象如同植物的嫁接排斥反应,能有效阻止有害遗传元素的传播。研究发现,HI过程伴随着剧烈的液泡化、活性氧(ROS)爆发和质膜收缩等特征性变化。

遗传学分析揭示了控制HI的het基因(异核体不相容基因)的多样性。这些基因往往呈现高度多态性,在自然群体中通过平衡选择维持。值得注意的是,某些het基因的等位基因甚至在近缘物种间共享,表现出跨物种多态性特征。
NOD样受体:真菌的分子哨兵
真菌基因组编码大量NOD样受体(NLRs),这些蛋白与动植物的免疫受体有着共同的进化起源。在构巢曲霉(Podospora anserina)中,hnwd基因家族(含HET-NACHT-WD40结构域)的成员通过WD40重复序列识别特定的糖脂转移蛋白(GLTP),触发细胞死亡。

特别有趣的是NWD2受体,它通过N端的淀粉样信号序列R0(与哺乳动物RHIM结构相似)激活下游的HET-S效应蛋白。这种"淀粉样模板"信号传导机制,展现了真菌免疫系统的分子创新。
死亡执行者:从HeLo结构域到气孔素
HET-S蛋白的HeLo结构域与哺乳动物坏死性凋亡执行蛋白MLKL的四螺旋束(4HB)结构域存在进化关联。当被NWD2激活后,HeLo结构域靶向质膜,通过N端螺旋破坏膜完整性。

另一方面,真菌气孔素样蛋白(fGSDMs)的发现建立了与细胞焦亡的联系。在粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)中,rcd-1-1和rcd-1-2两个等位基因编码的fGSDMs可形成异源寡聚体膜孔。而在构巢曲霉中,HET-Q1气孔素需要被HET-Q2蛋白酶切割才能激活。

比较免疫学的新视野
真菌免疫系统的研究揭示了原核与真核防御机制的深层联系。约80%的fGSDM基因与蛋白酶基因成簇排列,这种基因组组织方式类似于细菌的抗噬菌体防御岛。而淀粉样信号传导的广泛存在,则暗示了这种古老的信息传递方式在免疫系统中的普适性意义。

这些发现不仅拓展了对真菌生物学的认识,也为开发新型抗真菌策略提供了思路。通过靶向调控性细胞死亡通路,未来可能设计出特异性抑制病原真菌的新方法,这对人类健康和农业生产都具有重要意义。
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