真菌共生与致病性的pH碱化调控机制：转录因子Dal81与Stp2的协同作用
摘要：研究揭示了转录因子Dal81与已知调控因子Stp2的协同作用机制。
在人体这个复杂的生态系统中，pH值如同无形的指挥棒，调控着微生物的生存策略。对于机会性致病真菌白色念珠菌(Candida albicans)而言，从酸性阴道(pH 4.0)到中性血液(pH 7.4)的跨越，是一场关乎生死的适应性考验。这种真菌不仅要在极端pH环境中存活，更能主动改变周围环境pH值——这一能力与其从共生状态转为致病状态密切相关。然而，尽管已知转录因子Stp2在环境碱化中起关键作用，但越来越多的证据表明这一过程还存在其他"幕后推手"。
图1 两种转录因子协同调控pH碱化促进真菌共生与致病性
为揭开这一谜团，由Xinhua Huang和Changbin Chen领衔的研究团队在《Nature Communications》发表了重要成果。研究人员首先通过大规模遗传筛选，从674个基因敲除突变体中鉴定出23个具有碱化缺陷的候选基因，其中编码Zn(II)2Cys6转录因子的Dal81表现出与Stp2类似的完全碱化能力丧失。通过构建原养型背景的dal81Δ/Δ突变体，研究证实Dal81缺失会导致体外和吞噬溶酶体中的碱化缺陷，且与stp2Δ/Δ双敲除突变体表现出协同效应。
研究采用的主要技术包括：遗传筛选（利用C. albicans基因敲除文库）、蛋白质互作分析（酵母双杂交和免疫共沉淀）、分子生物学技术（ChIP-seq和RNA-seq解析转录调控网络）、以及小鼠模型（肠道定植和系统性感染实验）。来自上海免疫与感染研究所等单位的研究人员还运用了先进的显微成像技术追踪吞噬体pH动态变化。
Dal81是C. albicans pH碱化的新型调控因子
研究发现dal81Δ/Δ突变体在多种培养基（YNB + 1% CAA、人工唾液等）中均丧失碱化能力，表现为培养基颜色变化缺失和氨释放减少。在巨噬细胞感染模型中，野生型菌株能有效中和吞噬体pH，而dal81Δ/Δ突变体则持续保持酸性环境。
Dal81与Stp2的协同调控机制
通过酵母双杂交和Co-IP实验，首次证实Dal81与Stp2存在物理相互作用。AlphaFold 3预测显示两者形成"锁-钥"结构，21个关键残基的丙氨酸替换完全破坏了这种互作。值得注意的是，虽然Dal81不影响Stp2的mRNA水平或核定位，但能显著提高Stp2蛋白稳定性。
转录调控网络的解析
RNA-seq分析揭示Dal81和Stp2共同调控2516个碱化响应基因，其中1120个为两者共同靶标。ChIP-seq证实两者协同结合于GDH2、PUT1等代谢基因启动子区。特别值得注意的是，Dal81还特异性调控糖代谢相关基因，而Stp2则独特调控氨基酸转运基因。
生理功能与致病意义
在形态发生方面，dal81Δ/Δ突变体表现出酵母-菌丝转换缺陷，导致巨噬细胞逃逸能力下降（细胞毒性降低40%）。动物实验显示，dal81Δ/Δ和stp2Δ/Δ单突变体的肠道定植分别减少10倍和8倍，而双敲除菌株则完全丧失定植能力。系统性感染模型中，双突变体导致小鼠生存率显著提高（P<0.0001）。
图2 白色念珠菌Dal81是pH碱化、菌丝生长及巨噬细胞逃逸所必需的
这项研究首次阐明了Dal81-Stp2复合物在真菌环境适应中的核心作用，提出了"协同调控"的新模式：Dal81作为分子支架增强Stp2的稳定性，两者共同激活代谢网络驱动碱化过程。这一发现不仅解释了为何单独回补任一转录因子无法挽救碱化表型，更为抗真菌药物开发提供了新靶点——针对Dal81-Stp2相互作用界面的小分子抑制剂可能成为选择性抗真菌剂。
从更广泛的视角看，该研究揭示了微生物适应宿主环境的精密调控网络。真菌通过整合pH感应、代谢重编程和形态转换等多层次调控，实现在宿主体内的生存扩张。这种适应性策略很可能是多种病原微生物的共性特征，为理解微生物-宿主互作提供了新范式。未来研究可进一步探索Dal81-Stp2通路与其他环境感应通路（如Rim101）的交叉调控，以及在临床菌株中的保守性。
参考资料
[1] Coordinated regulation of pH alkalinization by two transcription factors promotes fungal commensalism and pathogenicity
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