이형 곰팡이 Talaromyces marneffei의 글루타티온 대사 유전자 식별 및 다양한 환경 조건에서의 유전자 발현 패턴

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13888(2023) 이 기사 인용

100 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

Talaromyces marneffei는 특히 동남아시아에서 풍토병 기회감염을 일으키는 인간 진균 병원체입니다. T. marneffei의 주요 독성 요인은 숙주 유래 열과 산화 스트레스에서 생존할 수 있는 능력과 감염 중에 환경 곰팡이에서 핵분열 효모 형태로 형태를 전환하는 능력입니다. 글루타티온 대사는 여러 유기체의 스트레스 반응과 세포 발달에 필수적인 역할을 합니다. 그러나 T. marneffei에서 글루타티온 시스템의 역할은 파악하기 어렵습니다. 여기에서 우리는 글루타티온 생합성 효소(Gcs1 및 Gcs2), 글루타티온 퍼옥시다제(Gpx1), 글루타티온 환원효소(Glr1) 및 글루타티온 S-트랜스퍼라제(Gst) 계열을 포함하여 T. marneffei의 글루타티온 대사와 관련된 주요 효소를 코딩하는 유전자를 확인했습니다. ). 서열 상동성 검색을 통해 여러 클래스로 나눌 수 있는 20개의 TmGst로 구성된 TmGst 단백질의 확장된 계열이 밝혀졌습니다. 발현 분석에 따르면 분생포자, 곰팡이 및 효모 단계의 세포는 글루타티온 관련 유전자의 뚜렷한 발현 프로파일을 나타냈습니다. 또한, TmGst 유전자는 과산화수소 및 생체이물 노출에 반응하여 고도로 상향조절되었습니다. 전체적으로 우리의 연구 결과는 T. marneffei가 스트레스 조건 하에서 세포 유형별 방식으로 글루타티온 유전자를 전사적으로 조절한다는 것을 시사합니다. 이 연구는 열로 인한 이형성과 스트레스 반응에서 글루타티온의 역할을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

탈라로미쿠스증은 중국, 대만, 홍콩, 태국, 라오스, 베트남, 인도 북동부1,2,3 등 아시아의 열대 및 아열대 지역 국가에 고유한 새로운 기회감염 진균 병원체인 Talaromyces marneffei에 의해 발생합니다1,2,3. 이 지역의 생태계는 일반적으로 높은 습도와 관련되어 있으며, 이는 환경 내 곰팡이 저장소의 확장을 촉진할 수 있습니다4. 풍토병 지역에서는 매년 약 173,000건 이상의 거골균증 사례가 발생하고 관련 사망자는 4,900명에 이릅니다4. Talaromyces marneffei는 주로 면역력이 저하된 개인을 감염시키며, 감염은 농작물, 가축 및 토양에 노출되는 가난한 농촌 지역에 거주하는 사람들과 밀접하게 얽혀 있습니다. 실제로 거골진균증 발병 위험은 비농민에 비해 농민에서 70~90% 더 높았습니다5. 전반적으로 거골진균증은 높은 사망률 및 이환율과 연관되어 있으며, 취약인자는 면역체계 약화와 복잡하게 연관되어 있습니다.

T. marneffei는 환경 온도(25°C)에서 사상균사로 자라며 인체 온도(37°C)에서 효모 형태로 형태학적 전환을 겪는 열 이형 곰팡이입니다6. 환경의 감염성 무성 포자인 분생포자는 환자의 폐로 흡입된 후 폐포 대식세포에 의해 삼켜질 수 있으며, 여기서 분생포자는 병원성 효모 세포로 전환되어 감염을 유발합니다7,8. 대식세포 내부에서 T. marneffei는 분열 효모로 성장하지만 세포외 환경에서는 관절분생균과 유사한 효모 세포로 나타납니다. 이형성을 조절하는 메커니즘은 아직까지 잘 알려져 있지 않습니다. 형태 형성 및 상전이와 관련된 여러 요인이 부분적으로 확인되었습니다9,10. 예를 들어, 이러한 요인은 전사 조절, G 단백질 신호 전달 및 키나아제와 관련이 있습니다. 따라서 이형 전환 과정을 조율하는 주요 조절자를 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 시급히 필요합니다.

주요 병원성 요인 중 하나는 항산화 시스템입니다. 감염 중에 숙주 면역 세포는 침입한 병원체를 죽이기 위해 활성산소종(ROS)과 반응성 질소종(RNS)을 생성합니다. 숙주 유래 산화 스트레스에 반응하여 T. marneffei는 MAPK 신호 전달 경로와 여러 전사 인자를 활성화하여 항산화 단백질을 생성하며, 이는 궁극적으로 숙주 생성 ROS/RNS16을 중화하는 데 사용됩니다. 이러한 항산화 분자에는 병원성 효모 형태에서 상향 조절되는 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(sodA), 카탈라제-퍼옥시다제(cpeA) 및 글루타티온 퍼옥시다제(gpx1)가 포함됩니다. sodA 및 cpeA는 식균작용 후 2시간에 일찍 상승하는 것으로 나타났습니다17,18. 더욱이, cpeA 결실 돌연변이체는 과산화수소에 대한 내성이 감소한 것으로 나타났는데, 이는 이 곰팡이에서 항산화 역할을 한다는 것을 암시합니다. 이러한 선구적인 연구는 항산화 시스템이 이 곰팡이가 숙주 대식세포 내부에서 생존하는 능력에 크게 기여하고 이에 따라 T. marneffei의 발병 성공에 크게 기여한다는 것을 나타냅니다.