全球真菌-宿主相互作用组图谱揭示念珠菌素的宿主靶标

Global fungal-host interactome mapping identifies host targets of candidalysin.

作者信息Tian-Yi Zhang, Yao-Qi Chen, Jing-Cong Tan, Jin-An Zhou, Wan-Ning Chen, Tong Jiang, Jin-Yin Zha, Xiang-Kang Zeng, Bo-Wen Li, Lu-Qi Wei, Yun Zou, Lu-Yao Zhang, Yue-Mei Hong, Xiu-Li Wang, Run-Ze Zhu, Wan-Xing Xu, Jing Xi, Qin-Qin Wang, Lei Pan, Jian Zhang, Yang Luan, Rui-Xin Zhu, Hui Wang, Changbin Chen, Ning-Ning Liu
PMID38413612
发布时间2024-02-27
DOI10.1038/s41467-024-46141-x

实验完整度

包含HT-eY2H筛选、体外细胞实验、机制验证(Co-IP、BIAcore、BiFC)、动物模型(口咽念珠菌病)等多个独立证据层级,并有功能及机制验证。

主要模型

HT-eY2H筛选系统 FaDu细胞 A549细胞 小鼠口咽念珠菌病模型

重点核对

肽段浓度:10 μM和20 μM candidalysin处理FaDu细胞4小时 细胞模型:FaDu、A549、CHO-K1、HEK-293T细胞系 动物模型:BALB/c小鼠,6-8周龄,雌性,口咽念珠菌病模型 关键菌株:白色念珠菌WT、ece1Δ/Δ、ece1Δ/Δ+ECE1、ece1Δ/Δ+ECE1Δ184-279 检测指标:γ-H2AX灶形成、CCNH表达、微核率、彗星实验

摘要

念珠菌素是由人类真菌病原体白色念珠菌分泌的一种溶细胞肽毒素,对真菌的致病性至关重要。然而,其胞内靶标尚未被广泛绘制。在这里,我们进行了高通量增强型酵母双杂交(HT-eY2H)筛选,以绘制所有八种Ece1肽与其直接人类蛋白靶标的相互作用组,并鉴定了一系列潜在相互作用蛋白,其中一些为多个肽所共有。CCNH是参与DNA损伤修复的CDK激活激酶(CAK)复合物的调节亚基,被鉴定为念珠菌素的宿主靶标之一。机制研究表明,念珠菌素触发显著增加的双链DNA断裂(DSBs),表现为γ-H2AX灶的形成以及CCNH与γ-H2AX的共定位。重要的是,念珠菌素直接结合CCNH以激活CAK,从而抑制DNA损伤修复通路。在念珠菌素处理下,CCNH的缺失减轻DSB的形成。在口咽念珠菌病小鼠模型中,念珠菌素编码基因的缺失未能诱导DSB并刺激CCNH上调。总的来说,我们的研究揭示了一种分泌型真菌毒素通过靶向CCNH劫持经典DNA损伤修复通路并促进真菌感染。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
念珠菌素是否通过靶向宿主蛋白来促进真菌感染?
核心机制
念珠菌素直接结合CCNH并激活CAK复合物,从而抑制DNA损伤修复通路,导致DSB积累和细胞损伤。
主要证据
HT-eY2H筛选发现CCNH为靶标;Co-IP、BiFC和BIAcore验证直接结合;体外实验显示candidalysin诱导γ-H2AX形成并抑制修复;动物模型中ECE1缺失减少DSB和CCNH上调。
研究意义
揭示念珠菌素作为分泌型毒素通过劫持DNA修复机制促进感染,为抗真菌治疗提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

HT-eY2H筛选人类宿主靶标

鉴定与Ece1肽(包括念珠菌素)直接相互作用的人类蛋白

使用HT-eY2H系统将Ece1肽与人类ORFeome文库共表达,通过选择性培养基筛选阳性相互作用,并进行Sanger测序确认。

2

体外细胞损伤与DNA损伤评估

验证念珠菌素对上皮细胞的毒性及DNA损伤效应

用合成念珠菌素处理FaDu和A549细胞,检测LDH释放、细胞周期、微核形成、彗星实验和γ-H2AX免疫荧光。

3

机制验证:念珠菌素与CCNH的直接结合

确认念珠菌素直接与CCNH结合并激活CAK

通过Co-IP、BiFC、SPR(BIAcore)和分子对接验证结合,并检测CAK激酶活性和CDK磷酸化。

4

体内验证:口咽念珠菌病小鼠模型

验证念珠菌素在体内诱导DNA损伤并上调CCNH和γ-H2AX

用C. albicans菌株或念珠菌素感染小鼠,检测真菌载量、微核率、组织病理和免疫组化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
F12K培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清Gibco10099-141
青链霉素Gibco15140122
谷氨酰胺补充剂Gibco35050061
碘化丙啶ElabscienceE-CK-A351
LDH细胞毒性检测试剂盒DojindoCK12
RNA稳定保存液BeyotimeR0118-100ml
RNeasy小型RNA提取试剂盒Qiagen74106
PrimeScript™逆转录试剂盒TakaraRR037A
2x SYBR Green定量PCR预混液BimakeB21203
伯乐CFX96热循环仪Biorad--
细胞裂解液BeyotimeP0013
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23227
CCNH抗体CST2927
γ-H2AX抗体CST97185
GAPDH一抗CST5174S
抗磷酸化CDK2/CDK1抗体AbcamEPR17621
抗兔IgG二抗(HRP标记)CST7074
DYKDDDDK标签抗体CST14793
GFP单抗CST2955
抗鼠IgG二抗(HRP标记)CST7076
SuperSignal™ West Pico PLUS化学发光底物Thermo Scientific34577
化学发光成像分析系统Baygene--
顺铂----
DAPI染色液BeyotimeC1002
抗γ-H2AX(磷酸化S139)抗体Abcamab303656
山羊抗小鼠IgG二抗(Alexa Fluor 647)Abcamab150115
山羊抗兔IgG二抗(Alexa Fluor 488)Abcamab150077
含DAPI的抗淬灭封片剂BeyotimeP0131
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo ScientificL3000001
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
磷酸酶抑制剂混合物DBeyotimeP1096
GFP单抗磁珠偶联物CST67090
小鼠IgG磁珠偶联物CST5873
重组Cyclin H蛋白Sino BiologicalLot.
Biacore T200仪器GE--
CM5传感芯片GE--
HBS-EP运行缓冲液GE--
胺偶联试剂盒GE--
人导管素SolarbioCLP0454
醋酸可的松----
吉姆萨染液Sigma1.09203
Calcein/PI细胞活力/细胞毒性检测试剂盒DOJINDOC542
Transwell细胞培养板Corning3450
Trizol试剂TIANGENDP424
VAHTS Universal V6 RNA-seq文库制备试剂盒Vazyme--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
Cyclin H抗体CST2927
Nanoject II自动纳升注射器Drummond--
EcoRI限制性内切酶Thermo ScientificFD0583
KpnI限制性内切酶Thermo ScientificFD0504
HindIII限制性内切酶Thermo ScientificFD0584
XbaI限制性内切酶Thermo ScientificFD0503
高保真DNA聚合酶--60070E
大肠杆菌DH5α感受态细胞TIANGENCB101

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
HT-eY2H筛选
酵母菌株Y8930和Y8800,筛选培养基类型,CHX敏感性
阅读提示:Methods: High-throughput enhanced yeast two-hybrid assay
细胞损伤实验
细胞系(FaDu、A549)培养条件,candidalysin浓度(5-80 μM),处理时间(4或12小时)
阅读提示:Methods: Cell lines, LDH cytotoxicity assay
DNA损伤检测
candidalysin浓度(10 μM),处理时间(4小时),细胞类型(FaDu)
阅读提示:Figure 4c-e and Methods: Micronucleus test, Comet assay
机制验证
CCNH蛋白浓度(20 μg/mL),candidalysin浓度系列(0-250 nM),SPR条件(温度25°C,流速30 μL/min)
阅读提示:Methods: Surface plasmon resonance (SPR) measurement on BIAcore
体内实验
小鼠品系(BALB/c,雌性,6-8周龄),感染菌株浓度(107 CFU/mL),candidalysin浓度(70 μM),感染时间(5天),皮质酮剂量(225 mg/kg)
阅读提示:Methods: Mouse strains, The murine model of oropharyngeal candidiasis