基于多位点序列分型及赖氨酸乙酰化研究探讨白念珠菌对氟康唑耐药的相关机制

背景:外阴阴道念珠菌病是育龄期女性常见的阴道感染性GSK1120212疾病,主要由白念珠菌引起,氟康唑是治疗该病最常用的口服抗真菌药物。但有关我国大样本多中心的外阴阴道念珠菌病白念珠菌Virologic Failure分子遗传学信息及其对氟康唑药物敏感性的数据有限。目的:探究中国不同城市外阴阴道念珠菌病患者白念珠菌临床株的分子关系以及不同氟康唑敏感度的菌株在基因分型上是否有差异。方法:收集2017年9月至2018年3月全国10个城市12家三甲医院602例VVC患者的致病酵母菌株。经内源转录间隔区测序鉴定到具体菌种,选取其中明确鉴定为白念珠菌的菌株,进行多位点序列分型和氟康唑药物敏感性试验,通过与数据库中二倍体序列分型共同构建进化树,进行进化枝分类,比对各菌株的临床及药敏信息。结果:在543例外阴阴道念珠菌病分离株中共鉴定到11种酵母菌,以白念珠菌最常见(84.7%,460/543)。通过基因分型,将451株白念珠菌分为117种二倍体序列分型,并归类于15个已知的进化枝和1个新的进化枝。进化枝1为最大的进化枝,以DST435和DST79最为常见。此外,本研究发现一个新的进化枝,其菌株全部来源于中国北方,均为氟康唑敏感株。但是按照氟康唑临床折点分类的菌株在进化枝的分布类型上没有显著差异(P>0.05)。结论:进化枝1是我国外阴阴道念珠菌病白念珠菌的优势基因型;新进化枝是中国北方特有的,均对氟康唑敏感;不同氟康唑敏感度的白念珠菌在基因型分布上没有统计学差异。背景:作为一种机会性真菌病原体,白念珠菌可引起免疫低下患者浅表粘膜和系统感染,严重时危及生命。近年来,白念珠菌对唑类耐药率的增加给临床治疗带来了巨大挑战。赖氨酸乙酰化修饰是目D-Lin-MC3-DMA前研究的最广泛的翻译后修饰之一,在多种生命活动中发挥重要作用,但是在白念珠菌中的研究有限。目的:探究赖氨酸乙酰化对白念珠菌唑类耐药发展的影响及潜在调控机制。方法:本研究选取了 5株分离自同一患者的系列白念珠菌,菌株Ca1为用药前分离的敏感株,Ca2、Ca8、Ca14和Ca17为氟康唑治疗后的分离株且其最小抑菌浓度逐渐升高,从Ca8开始出现耐药。我们首次使用串联质谱标签标记、乙酰化修饰富集和液相色谱-质谱技术对代表体内获得性耐药进程不同阶段的五株白念珠菌进行定量蛋白质组学分析,以及蛋白质组学归一化之后的定量乙酰化修饰组学分析,得到差异修饰位点;采用靶向质谱技术验证组学数据的可靠性,寻找变化显著位点;通过氨基酸序列比对目标位点的去乙酰化修饰酶,应用相关抑制剂和基因敲除进一步探讨乙酰化对耐药进程的影响及调控机制。结果:我们将所有菌株分为四个比较组,共鉴定出4029个蛋白质,其中3766个蛋白含有定量信息,参与糖酵解、糖异生、丙酮酸代谢、脂肪酸β氧化和氧化应激反应的蛋白在整个获得性耐药的进程中下调。在蛋白质水平归一化的基础上,我们在5株白念珠菌中共鉴定出938个蛋白质中的1796个赖氨酸乙酰化修饰位点,其中712个蛋白质中的1314个乙酰化位点含有定量信息。对其中155个显著差异修饰位点进行生物学信息分析后,发现在获得性耐药进程中,参与丙酮酸生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环产能的大部分关键酶的乙酰化水平先下调后上调;参与核糖体合成、翻译过程及氨基酸合成的蛋白乙酰化水平升高。乙酰化靶向修饰质谱验证与组学结果高度一致,其中H3K79ac表达水平在耐药过程中的多株菌下调,以耐药发生早期分离的菌株Ca8最为显著,该位点在人和酵母中进化保守,可能与基因沉默相关。三种Sirtlp(H3K79ac去乙酰化酶)抑制剂均可以显著增加耐药进展期分离菌株(Ca8和Ca14)对氟康唑的敏感性。敲除SIRT1在白念珠菌中的同源基因SIR2和HST1,发现白念珠菌中H3K79ac仅被Sir2p去乙酰化,但SIR2敲除株相较于母本菌株,对氟康唑的药物敏感性未见变化。结论:下调中心碳代谢和氧化应激反应也许代表了白念珠菌在宿主体内应对药物压力的一种适应策略。白念珠菌的乙酰化修饰参与了耐药相关的能量代谢和生长变化。赖氨酸去乙酰化酶Sir2p可能通过调控H3K79ac在白念珠菌获得性耐药进程发挥了重要的作用,尤其是在耐药发生的早期,其具体机制有待进一步研究。