熱帶念珠菌SNF4基因功能之探討

Abstract

熱帶念珠菌(Candida tropicalis)是熱帶及亞熱帶地區常見的伺機性致病真菌並位居台灣院內感染菌種排名的第7名。近年來，抗真菌藥物的大量使用造成抗藥性菌株的數目逐年趨升，增加了治療熱帶念珠菌感染的難度。醣類代謝為真菌維持基礎生理活動重要的過程，並被證實與細胞壁合成相關。過去文獻發現釀酒酵母菌 (Saccharomyces cerevisiae) 及白色念珠菌 (Candida albicans) 的SNF4基因功能能感應周遭環境的葡萄糖多寡。在低葡萄糖環境下，Snf1-Snf4 蛋白質複合體 (Snf1-Snf4 protein complex) 能活化非葡萄糖碳源代謝路徑，以提高生存率。然而，SNF4 在念珠菌的功能並不清楚。因此，本研究欲透過熱帶念珠菌SNF4基因，從醣代謝的角度切入，探討其對抗真菌藥物的耐受性及致病機制。結果顯示，SNF4基因除了負責了熱帶念珠菌的醣代謝路徑，更維持其細胞壁完整性，進而影響熱帶念珠菌致病能力。利用苯酚-硫酸法 (Phenol-Sulphuric acid method) 探討熱帶念珠菌細胞壁多醣類的完整性，發現熱帶念珠菌snf4∆ 突變株細胞壁之多醣類濃度顯著的比野生株及互補株低。RT-qPCR結果顯示，在snf4∆ 突變株，FKS1及FKS2的基因表現量大幅度降低。Fks家族為合成細胞壁上β-葡聚醣 (β-Glucan) 之重要蛋白質並且是caspofungin 抗真菌藥物作用的標地。我的實驗結果證實Snf4 正向調控FKS家族基因表現量，進一步影響細胞壁β-葡聚醣的合成與維持細胞壁完整性；也進一步證實熱帶念珠菌snf4∆突變株對caspofungin抗藥性大幅度降低。以大蠟蛾幼蟲及小鼠進行致病力分析，結果顯示， snf4∆突變株對大蠟蛾幼蟲與小鼠的致病力顯著降低，證實SNF4參與熱帶念珠菌之致病機制。綜合實驗結果，本研究發現SNF4基因不僅參與熱帶念珠菌的非葡萄糖碳源的代謝，也正向調控FKS家族基因以維持其細胞壁之完整性、藥物耐受性與致病力。