2月27日，中國科學院上海免疫與感染研究所陳昌斌研究組與上海交通大學公共衛生學院單細胞組學與疾病研究中心劉寧寧和王慧團隊合作，在Nature Communications上發表了題為“Global fungal-host interactome mapping identifies host targets of candidalysin”的研究論文，首次繪制真菌-宿主相互作用組圖譜識別白念珠菌毒素的人體靶標，并驗證和闡明了白念珠菌毒素與細胞周期蛋白H（CCNH）的直接相互作用及機制。該研究為深入研究真菌感染致病機制提供了新線索，為抗真菌藥物研發提供了新靶點。
機會性致病真菌白念珠菌與人體健康密切相關，據估計，75%的女性在一生中至少會感染一次陰道念珠菌病。白念珠菌的形態轉變已經被證明是致病的關鍵因素，并且為白念珠菌侵襲人體各種組織和逃避宿主防御機制提供巨大優勢。ECE1基因在菌絲態白念珠菌細胞內高度表達，編碼Ece1蛋白，該蛋白對上皮細胞激活、粘膜損傷及發病機制的影響舉足輕重。Ece1蛋白具有七個KR處理位點，通過該位點的裂解產生八個短肽段，分別命名為Ece1-I 到Ece1-VIII，其中只有Ece1-III（白念珠菌毒素）被證明具有溶細胞毒性。當腸道黏膜定植的白念珠菌在腸道上皮易位時，可能會導致致命的系統性血液感染，院內患者抗生素治療、免疫功能障礙或腸道損傷（如外科手術期間）都可能導致這種結果的發生，在此過程中，ECE1基因介導的菌絲伸長、生物膜形成以及白念珠菌毒素的分泌至關重要。因此，深入研究Ece1短肽段，尤其是白念珠菌毒素在人體中的關鍵靶基因或受體，尋找介導其發揮生物學效應的信號通路，是急需解決的關鍵科學問題。
研究通過高通量增強酵母雙雜交技術（HT-eY2H）篩選八個Ece1短肽段的人類相互作用蛋白，并繪制了相互作用組圖譜，確定了一系列潛在的Ece1短肽段相互作用蛋白，并證明部分蛋白可與多個Ece1短肽段相互作用（圖1）。其中，結合生物信息學分析與細胞周期實驗結果，研究人員篩選得到白念珠菌毒素的直接相互作用蛋白CCNH，并通過免疫共沉淀實驗（Co-IP）、雙分子熒光互補實驗（BiFC）、表面等離子共振技術（BIAcore）等進一步驗證了白念珠菌毒素與CCNH蛋白的直接相互作用，并通過HPepDock技術預測了相互作用結構。在相關機制方面，細胞實驗γ-H2AX的表達以及CCNH和γ-H2AX在細胞內的共定位表明，白念珠菌毒素會導致DNA雙鏈斷裂（DSB）顯著增加，并且白念珠菌毒素與CCNH直接結合激活CDK 激活激酶，從而抑制DNA損傷修復途徑；通過口咽念珠菌病小鼠模型，研究發現，白念珠菌毒素敲除的白念珠菌菌株不會刺激CCNH基因上調并誘導DNA雙鏈斷裂。簡而言之，該研究表明，白念珠菌分泌的白念珠菌毒素通過上調CCNH表達并直接與CCNH蛋白相互作用，誘導DNA損傷促進真菌感染。
圖1 （a）Ece1 蛋白八個肽段的特有相互作用基因、共有相互作用基因示意圖；（b）人類靶基因與 Ece1 肽段互作網絡分析；（c）Ece1 肽段與人類互作基因及其功能重疊可視圖；（d）Ece1肽段的人類相互作用基因細胞內定位情況
中國科學院上海免疫與感染研究所陳昌斌研究員，上海交通大學公共衛生學院單細胞組學與疾病研究中心劉寧寧研究員和王慧教授為本研究的共同通訊作者，該研究得到了同濟大學生物信息系朱瑞新教授、上海交通大學醫學院張健教授、中國科學院上海免疫與感染研究所潘磊教授、上海交通大學公共衛生學院欒洋教授的大力支持和幫助，同時得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、上海市科委、上海市教委、上海高水平地方高校創新團隊等項目資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46141-x
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