成果名称: PKC1蛋白在申克孢子丝菌逃逸Dectin-1介导的巨噬细胞免疫杀伤中的作用机制研究
完成单位: 中山大学
主要人员: 黄怀球,胡初旭,高文超,冯佩英,周宇麒,张静,袁立燕,伊松超,李文娟
介绍:

    1.课题来源与背景 该课题来源于国家自然科学基金面上项目,项目编号:81371746。 孢子丝菌病是由孢子丝菌引起最常见的深部真菌病,发病率逐年上升。我国病原真菌是球形孢子丝菌,孢子丝菌病病程长,药物价格昂贵易产生耐药性,给患者和社会带来严重危害和沉重负担,明确其发病机制对寻找新治疗靶点具有重要意义。

    2.课题目标和意义 2.1.明确PKC信号通路调控申克孢子丝菌细胞壁β-1,3-葡聚糖相关基因表达,筛选出针对孢子丝病免疫治疗具有潜在疗效的PKC信号通路小分子抑制剂。 2.2.利用已建立的体内外研究体系验证其对申克孢子丝菌免疫逃逸的作用机制,筛选PKC1蛋白特异性抑制剂,揭示PKC1蛋白在该菌逃逸Dectin-1介导的杀伤机制,为孢子丝菌病及其它真菌感染的防治提供新理论基础。

    3.主要论点与论据: 3.1.巨噬细胞通过模式识别受体识别病原真菌表面的病原相关分子模式吞噬杀伤相关致病真菌是机体抗真菌免疫的主要防线。研究发现申克孢子丝菌体内外未能激活Dectin-1介导巨噬细胞的吞噬杀伤。β-1,3-葡聚糖被真菌胞壁表面物质覆盖,使β-1,3-葡聚糖暴露可激活巨噬细胞。 3.2.PKC1蛋白对细胞壁结构调控起重要作用。pkc1基因敲除证明pkc1基因对细胞壁完整结构的维持起关键性作用。此外,PKC1可活化Rho,促进β-葡聚糖合成。

    4.创见和创新 4.1.本课题主要着眼于研究孢子丝菌逃逸巨噬细胞免疫杀伤中的作用机制,完成了球形孢子丝菌、申克孢子丝菌标准株和国内特殊临床株的全基因组测序,探讨了病原微生物的病原相关分子模式的几丁质与机体免疫系统的模式识别受体结合诱发免疫应答的机制。系统研究了孢子丝菌致病性,利用OneHealth概念系统认识和研究孢子丝菌病变化发展及全球流行的规律。 4.2.对几丁质酶和几丁质合成酶进行了系统的生物信息学分析预测,完成基因序列合成和蛋白表达方法的建立和优化。在国际上首次完成对申克孢子丝菌细胞壁的几丁质的提取和纯化,系统研究了几丁质在抗真菌免疫作用的作用。阐述了申克孢子丝菌细胞壁几丁质、葡聚糖相关基因表达和改变细胞壁结构成分对真菌免疫影响的作用机制。 4.3.成功建立申克孢子丝菌BALB/c小鼠皮肤感染模型探讨TLR2和TLR4在申克孢子丝菌的免疫识别和免疫应答中的作用发现申克孢子丝菌感染的皮肤角质形成细胞和单核细胞可能通过TLR2和TLR4发挥抗感染免疫作用。 4.4. 初步完成了PKC1、几丁质酶合成1和几丁质合成酶3的小分子抑制剂的筛选和构建。从真菌分泌型蛋白的生物学特性和功能角度系统全面挖掘和分析孢子丝菌相关基因的结构和功能以发现新药作用靶点。 4.5.对基于生物发光原理的Kinase-GloLuminescentKinaseAssay方法进行了探索和改进。在完成了三十多个小分子化合物的合成和储存。探索天然中药免疫抗真菌机制,明确了姜黄素单独及其与特比萘芬联合抗申克孢子丝菌的作用和对机体细胞因子TGFβ1的调节作用,对姜黄素协同抗真菌作用和机制的研究取得了良好效果,为抗真菌新药开发提供了良好的理论依据。 4.6.利用“天河二号”进行基因拼装、比较基因组计算,分析致病菌多样性和药物敏感性的关联。将选取典型菌株进行转录组测序和APA测序,分析酵母相和菌丝相的转换机制;通过转录组和APA数据分析,筛选出与PKC信号通路相关的基因,探索建立“孢子丝菌种遗传多样性-信号通路-药物敏感性”的明确机制,为孢子丝菌病的防治提供依据。

    5.社会经济效应和存在问题 5.1.本课题研究阐述了孢子丝菌几丁质在孢子丝菌病的肉芽肿性炎症发生发展中的作用,同时姜黄素上调PKC信号通路,促进几丁质的合成及暴露,导致机体免疫活化和菌体清除,证实了PKC-几丁质通路在药物敏感性中的作用,明确了姜黄素抗申克孢子丝菌的作用和对机体细胞因子产生的调节作用,研究发现 S.schenckii 细胞壁上重要成分几丁质可促进巨噬细胞对分生孢子的吞噬能力,进一步从新的角度揭示了真菌免疫应答模式。 5.2.对申克孢子丝菌、球形孢子丝菌和孢子丝菌复合体无毒环境株的全基因组研究,首次建立了Tc1-mariner转座子与孢子丝菌耐药的关联性,为推动抗真菌药物的耐药性研究打下良好基础。 5.3.申克孢子丝菌刺激巨噬细胞产生的类几丁质酶 3 蛋白 1 对申克孢子丝菌分生孢子未能抑制其增殖和逃逸清除可能是申克孢子丝菌特有的致病作用机制之一。 本研究初步阐述了孢子丝菌机体中的免疫逃避后播散迁延的现象和特征,为进一步明确孢子丝菌感染后免疫逃避和播散迁延的机制提供系统的理论基础。

    6.历年获奖情况 《Whole-Genome Sequencing and In Silico Analysis of Two Strains of Sporothrix globosa》获得中华医学会皮肤性病学分会“2017年度SCI论文奖三等奖”。

批准登记号:
登记日期: 2019-07-02
研究起止时间: 2014-01-01至2017-12-31
所属行业: 卫生和社会工作
所属高新技术类别:
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2018-03-08