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会员科研成果

复旦大学杜浛等发现病原真菌遗传和表型多样性形成新机制

Date:2018-05-10

遗传和表型多样性是生物适应自然界环境变化的一种普遍策略,而有性生殖则是真核生物遗传和表型多样性形成的重要途径。热带念珠菌是一种重要的人体致病真菌。近年来,由于免疫缺陷人群的增长和临床抗真菌药物的广泛应用,热带念珠菌感染引起的念珠菌病越来越普遍。与临床上常见的白色念珠菌相比,热带念珠菌致病性更强,而且更容易产生耐药性。但目前国内外对该菌致病机制和耐药性形成机制的研究都比较少。
最近,复旦大学杜浛博士等人首次发现热带念珠菌能进行同性交配(same-sex mating, a x a 或alpha x alpha),更有意思的是,同性交配产物能进一步与交配型相反的细胞进行异性交配(opposite-sex mating, a x alpha)。自然界中,热带念珠菌通常以二倍体形式存在,没有单倍体形式。因此,热带念珠菌通过偶联同性和异性交配过程,产生六倍体交配子。杜浛等人发现,高倍体交配子的基因组非常不稳定,在常规实验室培养条件下,快速地向低倍体或非整倍体细胞转变。交配子细胞基因组稳定性与染色体倍性呈明显的负相关性,也就是染色体倍性越高,基因组越不稳定。表型分析显示,同性和异性偶联的多重交配产物在菌丝发育、毒性因子分泌和耐药性方面均展示出极高的多样性。这种多样性有利于该物种快速地适应自然界变化的环境条件,也有利于毒性因子的快速进化。
该研究发现了病原真菌有性生殖的一种新模式,揭示了遗传和表型多样性形成及真菌致病性和耐药性快速进化的新机制,为临床念珠菌病的防治提供了新思路。相关结果以“A coupled process of same- and opposite-sex mating generates polyploidy and genetic diversity in Candida tropicalis”为标题,近期在线发表于国际著名杂志PLOS Genetics上。复旦大学杜浛博士为该论文的通讯作者,该研究获得了中科院微生物研究所黄广华实验室和布朗大学Richard Bennett教授实验室的大力支持。
论文链接:https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007377

图1. 热带念珠菌的多重交配过程。Alpha细胞分泌信息素,刺激a细胞进行同性交配,形成四倍体。四倍体a细胞进一步与alpha细胞进行异性交配,产生六倍体交配子。