白念珠菌二氧化碳感应关键基因和信号通路研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370175
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0109.病原真菌学与其他微生物
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

CO2 is not only a product of cellular respiration, but it is also an important signalling molecule involved in a variety of biological processes. CO2 regulates morphogenesis, sexual reproduction and virulence in Candida albicans, a harmless commensal fungus and an opportunistic pathogen of humans. The concentration of CO2 in the host is much higher than that in air. The mechanism of CO2 sensing was evolved to adapt to the host microenvironment over the time of evolution. It has been reported that the evolutionarily conserved cAMP/PKA signalling pathway is a minor one involved in CO2 sensing. The major pathway remains unclear. In this study, we will take advantage of the two phenotypic switching systems, yeast-filamentous growth and white-opaque transitions, to explore the major CO2 sensing pathway and to figure out the detailed mechanisms. A number of techniques including Microarray, RNA-Seq and library screening will be used. This project will benefit our understanding of the mechanisms of the evolution of virulence traits as well as pathogen-host interation relationship. Additionally, our research will also provide clues to study the CO2 sensing mechanisms in other higher organisms.
二氧化碳(CO2)不仅是生物呼吸代谢的终产物,也是生物体内或细胞内一种重要的信号分子。CO2在白念珠菌形态发生、有性生殖和毒性中起重要调控作用。白念珠菌共生于人体或温血动物体内,宿主环境CO2浓度远远高于大气中CO2浓度,CO2的感应是该菌对宿主微环境适应和长期进化的结果。研究表明,保守的cAMP/PKA信号途径是参与CO2感应调控的一条次要途径,主要途径还不清楚。本项目将利用白念珠菌形态和有性生殖独有的特征研究CO2的感应机制。在前期工作的基础上,我们将结合酵母-菌丝形态转换和白菌-灰菌形态转换两个系统,利用Microarray、RNA-Seq和突变株、过表达文库筛选等技术找出参与CO2感应的主要调控途径和关键基因。该研究将揭示CO2感应在白念珠菌毒性进化和感染中的作用,有助于增强对白念珠菌-宿主互作关系的认识,也将为其他病原真菌甚至高等动植物对CO2感应的研究提供一个模板。

结项摘要

二氧化碳(CO2)是生物体和细胞内一种重要的信号分子,在人体机会性致病真菌白念珠菌形态发生、有性生殖和毒性中起重要调控作用。保守的cAMP/PKA信号途径是参与白念珠菌CO2感应调控的一条次要途径,本项目利用该菌形态发育独有的特征研究了CO2的感应机制主要途径。通过利用遗传突变、生化分析、RNA-Seq和文库筛选等技术在CO2感应相关机制方面取得了以下进展。(1)揭示了与cAMP/PKA途径偶联的Rim101介导的 pH感应途径对念珠菌CO2 和pH 感应的调控机制。发现高浓度CO2和酸性环境抑制热带念珠菌opaque形态的形成,碱性环境显著促进white向opaque形态转换的现象。保守的Ras1-cAMP/PKA信号途径和Rim101通路参与了CO2 和pH 感应的调控。(2)发现pH值变化对白念珠菌形态转换和有性生殖具有显著的调控作用。CO2和pH是密切相关的环境因子。我们研究发现,酸性pH促进white向opaque转换却抑制交配反应,但抑制信息素受体Ste2介导的信息素反应途径,从而降低opaque细胞的交配能力。(3)发现高浓度CO2与GlcNAc协同促进都柏林念珠菌gray形态的建成,并稳定opaque形态。 (4)揭示三羧酸循环(TCA)等代谢途径在白念珠菌CO2感应中的作用。TCA是生物体物质和能量代谢的核心过程,作为Crabtree阴性物种的白念珠菌,TCA循环在适应人体宿主内低氧和高浓度CO2环境尤为重要。我们通过深入分析白念珠菌TCA循环及其相关回补途径,发现柠檬酸合成酶和顺乌头酸酶等一系列调控碳源利用和菌丝发育的关键因子。进一步研究发现,TCA循环与热激反应调控因子Sfl2和保守的cAMP/PKA信号通路一起,协同调控白念珠菌感应环境中CO2浓度变化。揭示代谢调控可能是白念珠菌感应环境中CO2浓度变化的主要途径之一。.项目负责人按照研究计划,严格执行并完成了相关研究内容和目标,为深入认识念珠菌致病机理,发掘抗念珠菌药物提供了理论参考。项目执行过程中,培养副研究员1名,助理研究员1名,博士研究生3 名,硕士研究生3名,发表SCI 论文13 篇。项目负责人在2016 年中国科学院“百人计划”结题中获得“优秀”,并获得基金委“杰出青年基金”项目资助。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Environmental pH adaption and morphological transitions in Candida albicans
白色念珠菌的环境 pH 适应和形态转变。
  • DOI:
    10.1007/s00294-015-0540-8
  • 发表时间:
    2016-05-01
  • 期刊:
    CURRENT GENETICS
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Du, Han;Huang, Guanghua
  • 通讯作者:
    Huang, Guanghua
White cells facilitate opposite- and same-sex mating of opaque cells in Candida albicans.
白细胞促进白色念珠菌中不透明细胞的异性和同性交配
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1004737
  • 发表时间:
    2014-10
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Tao L;Cao C;Liang W;Guan G;Zhang Q;Nobile CJ;Huang G
  • 通讯作者:
    Huang G
Discovery of a "white-gray-opaque" tristable phenotypic switching system in candida albicans: roles of non-genetic diversity in host adaptation.
白色念珠菌中“白-灰-不透明”三稳态表型转换系统的发现:非遗传多样性在宿主适应中的作用
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.1001830
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    PLoS biology
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Tao L;Du H;Guan G;Dai Y;Nobile CJ;Liang W;Cao C;Zhang Q;Zhong J;Huang G
  • 通讯作者:
    Huang G
Discovery of the gray phenotype and white-gray-opaque tristable phenotypic transitions in Candida dubliniensis
都柏林念珠菌灰色表型和白灰不透明三稳态表型转变的发现
  • DOI:
    10.1080/21505594.2015.1135287
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Virulence
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yue Huizhen;Hu Jian;Guan Guobo;Tao Li;Du Han;Li Houmin;Huang Guanghua
  • 通讯作者:
    Huang Guanghua
Integration of the tricarboxylic acid (TCA) cycle with cAMP signaling and Sfl2 pathways in the regulation of CO2 sensing and hyphal development in Candida albicans.
三羧酸 (TCA) 循环与 cAMP 信号传导和 Sfl2 通路在白色念珠菌 CO2 传感和菌丝发育调节中的整合
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1006949
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Tao L;Zhang Y;Fan S;Nobile CJ;Guan G;Huang G
  • 通讯作者:
    Huang G

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其他文献

2,2′-联喹啉-4,4′-二羧酸构筑的一维钴(Ⅱ)配位聚合物(英文)
  • DOI:
    --
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  • 作者:
    唐云志;杨燕明;曹赞;漆婷婷;黄广华;温和瑞
  • 通讯作者:
    温和瑞
Pyrrolo-phenothiazine-1,3-diketone containing derivative as well as preparation method and application thereof
含吡咯并吩噻嗪1,3-二酮的衍生物及其制备方法和应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈惠雄;帕斯卡·道;叶飞飞;黄广华
  • 通讯作者:
    黄广华
白念珠菌Ras/cAMP/PKA途径研究进展
  • DOI:
    10.13341/j.jfr.2019.8010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    菌物研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄倩;管国波;黄广华;魏羽佳
  • 通讯作者:
    魏羽佳

其他文献

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黄广华的其他基金

糖代谢相关基因在白念珠菌白-灰形态转换和毒性中的功能研究
  • 批准号:
    31170086
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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