四川变脸技艺闻名遐迩,令人惊叹的是,真菌也具备类似的“变脸”能力。近期一项发表在《Nature Genetics》网络版的研究揭示了真菌如何通过快速改变细胞表面特性,逃避免疫系统识别的机制。
研究背景:化疗和器官移植虽能挽救生命,但常导致免疫系统受损,使患者易感染真菌等微生物。怀特黑德生物医学研究院的科学家们发现,真菌能够通过改变细胞表面蛋白的结构,伪装自身,从而躲避宿主免疫监视。
核心发现:研究聚焦于真菌细胞表面蛋白编码基因中的串联重复序列(tandem repeats)。这些重复序列在真菌基因组中普遍存在,尤其集中于编码细胞表面蛋白的基因中。通过使用面包酵母作为模型,研究发现这些重复序列在母细胞与子细胞间长度变化显著,表明其能快速重组,进而迅速改变细胞表面的物理和化学性质。
这一机制不仅解释了病原真菌如何通过“变脸”逃避免疫系统,还揭示了真菌细胞如何通过表面蛋白的变化增强对宿主组织的粘附能力,促进感染。此外,该机制也为啤酒发酵过程中酵母细胞的粘附和聚集提供了遗传学基础,解释了不同啤酒浑浊度的差异。
重点基因FLO1:研究特别关注了FLO1基因,该基因编码的蛋白质调控真菌细胞的粘附性。实验结果显示,FLO1中串联重复序列的数量与细胞粘附力呈正相关:重复序列越多,细胞粘附力越强,能够更牢固地附着于塑料等表面;反之则粘附力减弱。这一发现揭示了真菌适应环境和宿主的遗传机制。
研究意义:这些发现为理解真菌感染的顽固性提供了新的视角,说明传统靶向药物难以根除真菌病原体的原因。同时,该研究也为工业酿造中酵母菌株的筛选和改良提供了理论依据,促进高质量啤酒的生产。
(生物通记者 杨淑娟)