隐球菌转录因子Zap103通过抑制过氧化物酶调控其巨噬细胞胞内生存与播散感染的机制研究
批准号:
82073453
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
樊一斌
依托单位:
学科分类:
皮肤感染
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
樊一斌
中文摘要
隐球菌感染导致的皮肤隐球菌病、隐球菌肺炎和隐球菌性脑膜炎暂无有效治疗手段,预后差、死亡率高。巨噬细胞是抵御隐球菌感染的第一道屏障,但隐球菌强大的胞内生存力可介导其逃避巨噬细胞杀伤作用。申请人前期发现转录因子Zap103可抑制隐球菌毒力和致病性,全转录组测序和KEGG分析提示Zap103可能负向调控过氧化物酶体介导的氧化应激耐受,细胞实验发现过氧化氢酶缺失可回复ZAP103缺失菌株的氧化应激敏感性,因此推测Zap103可能通过抑制隐球菌过氧化物酶体生成,继而调控其巨噬细胞胞内生存与宿主体内免疫逃逸。为证实以上假说,本研究拟通过动物和细胞模型探讨ZAP103基因缺失对隐球菌巨噬细胞胞内生存和致病能力的影响;体外实验明确ZAP103在隐球菌过氧化物酶体形成中的作用;最后探讨Zap103介导过氧化物酶体形成在隐球菌免疫逃逸中的功能,以加深对隐球菌致病机制理解,为隐球菌感染治疗药物开发提供新的切入点
英文摘要
Cutaneous Cryptococcosis, Cryptococcal pneumonia and meningoencephalitis have a poor prognosis and a high mortality rate, and there is no effective treatment. Macrophages are a first-line barrier against cryptococcal infection, however, the strong intracellular viability of C. neoformans can mediate its ability to escape macrophage killing. Our previous work found that the transcription factor Zap103 can inhibit the virulence and pathogenicity of C. neoformans. Transcriptomic sequencing and KEGG analysis found that Zap103 may negatively regulate peroxisome-mediated oxidative stress tolerance, and cell experiments showed catalase deficiency could restore the effect of Zap103 deletion on oxidative stress tolerance in C. neoformans. Therefore, we speculated that Zap103 might inhibit cryptococcal peroxisome production and thus regulate its intracellular survival inside macrophages and immune escape in vivo. The effects of ZAP103 gene knockout on the intracellular survival and pathogenicity of C. neoformans were explored in animal and cell models, and the role of ZAP103 in the formation and function of cryptococcal peroxisomes was clarified via in vitro experiments. Finally, the function of Zap103-mediated peroxisome formation in cryptococcal immune escape was explored. Our work will further deepen the understanding of the pathogenic mechanism of C. neoformans, and provide a new direction for developing novel therapeutic drugs against cryptococcosis.
本研究深入探讨转录因子Zap103在隐球菌感染及其免疫逃逸机制中的作用,特别是其通过调控过氧化物酶体形成对隐球菌巨噬细胞胞内生存能力和致病性的影响,同时研究新型隐球菌的主要致病因子GXM对巨噬细胞的影响及信号转导和转录激活因子1(STAT1)在这一过程中的作用。在研究过程中,项目按计划执行,各项实验均按照预定的时间表和步骤有序进行。在动物和细胞模型构建方面,成功建立了隐球菌感染的小鼠模型和巨噬细胞感染模型,这些模型为观察ZAP103基因缺失对隐球菌巨噬细胞胞内生存和致病能力的影响提供了宝贵的实验数据,初步揭示了Zap103在隐球菌感染过程中的重要作用。在体外实验方面,完成了全转录组测序和KEGG分析,确认了Zap103可能负向调控过氧化物酶体介导的氧化应激耐受的假设,并通过细胞实验验证了过氧化氢酶缺失可以回复ZAP103缺失菌株的氧化应激敏感性,进一步支持了Zap103通过抑制隐球菌过氧化物酶体生成来调控其巨噬细胞胞内生存与宿主体内免疫逃逸的假设。此外,研究还深入探讨了Zap103在隐球菌过氧化物酶体形成中的具体作用机制,并探讨了Zap103介导的过氧化物酶体形成在隐球菌免疫逃逸中的功能。灵活运用了小鼠吸入感染模型和小鼠脑部感染模型进行在体水平研究,构建了血脑屏障体外模型、巨噬细胞吞噬模型、体外应激应答模型以进行体外水平的研究,并借助多种分子生物学技术及生物信息学分析工具,多层次、多角度地分析了Zap103对新生隐球菌过氧化物酶形成与功能的分子调控机制。另一方面,研究还探讨了GXM对巨噬细胞的具体影响机制。实验发现,GXM能够显著降低巨噬细胞的生存率,增加细胞凋亡,同时诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达和一氧化氮(NO)产生增加。此外,STAT1的表达与GXM浓度成正比,STAT1敲低可以减轻GXM诱导的细胞增殖减少和细胞凋亡增加,同时减少M1极化、iNOS表达和NO释放。这些结果进一步支持了STAT1信号途径在介导GXM对巨噬细胞的作用中发挥重要作用。总体而言,本研究按计划顺利完成,取得了一系列有价值的研究成果,不仅加深了对隐球菌致病机制的理解,也为真菌感染治疗药物的开发提供了新的切入点和理论依据。
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