壳聚糖在隐球菌细胞壁架构组织中的作用及物种特异性多糖网络重塑机制

《Nature Communications》：Molecular architecture of Cryptococcus cell walls reveals species-specific chitosan-dependent remodeling

　　

摘要

新型隐球菌（Cryptococcus neoformans）和加蒂隐球菌（Cryptococcus gattii）是引发致命感染的真菌病原体，可导致隐球菌性脑膜炎等疾病。隐球菌细胞壁的一个显著特征是高壳聚糖的广泛脱乙酰化生成壳聚糖，该修饰对致病力至关重要，但其在细胞壁组织中的结构作用至今尚不明确。本研究分析了两种隐球菌的野生型菌株及其低毒力壳聚糖缺陷型突变体（后者可作为疫苗候选株）的细胞壁。壳聚糖的缺失导致细胞形态异常和细胞壁超微结构改变，其中新型隐球菌的缺陷更为显著。固态核磁共振分析表明，聚集的α-(1→3)-葡聚糖是两种隐球菌细胞壁的主要刚性结构域，并与几丁质微纤维紧密相关，而周围的β-葡聚糖和甘露糖蛋白则构成了更为动态的基质。壳聚糖调节水合状态和柔韧性，其缺失会增加几丁质的暴露，并触发物种特异性的多糖网络重塑。在新型隐球菌中，壳聚糖耗竭使α-(1→3)-葡聚糖含量增加而β-葡聚糖水平下降；而加蒂隐球菌则选择性丢失了一种α-(1→3)-葡聚糖亚型，同时维持了β-葡聚糖水平。尽管荚膜产生保持完整，壳聚糖缺陷仍改变了葡萄糖醛酸甘露聚糖的连接模式及甘露糖蛋白组成。这些发现揭示了壳聚糖如何组织隐球菌细胞壁架构，并突出了致病性隐球菌物种间不同的结构适应策略。