HNV1基因介导羟基脲诱导的DNA复制应激反应调控白色念珠菌毒力的分子机制

本研究针对白色念珠菌(C. albicans)在DNA复制应激下的毒力调控机制这一科学问题，通过全基因组转录组分析发现新型基因HNV1在羟基脲(HU)诱导的复制应激中显著上调。研究人员采用RNA-seq、基因敲除和CRISPRi等技术，揭示HNV1通过抑制SAP4/5/6蛋白酶分泌和调控抗氧化基因(CAT1、FDH1等)负向调控毒力，为真菌致病机制提供了新靶点。该成果发表于《Cellular Signalling》，对开发抗真菌策略具有重要意义。

　　

在微生物与宿主的博弈中，基因组稳定性与致病性的关联始终是未解之谜。白色念珠菌(Candida albicans)作为常见机会性致病真菌，其毒力调控网络复杂多变。虽然已知DNA损伤修复系统参与致病过程，但DNA复制应激这一特殊状态如何影响真菌毒力仍属空白。更关键的是，临床常用的抗代谢药物羟基脲(HU)通过抑制核糖核苷酸还原酶(RNR)诱发复制应激，但其在真菌中引发的转录重编程与毒力关联尚未阐明。

为破解这一科学难题，中国研究人员开展了一项突破性研究。通过全基因组RNA测序(RNA-seq)分析HU处理的白色念珠菌，鉴定出565个差异表达基因(DEGs)，其中未知功能基因Orf19.4872（命名为HNV1）表现最显著诱导。进一步研究发现，HNV1缺失株在蜡螟(Galleria mellonella)和小鼠系统感染模型中均呈现超强毒力表型，同时增强对H₂
O₂
的抗性。机制研究表明，Hnv1通过双重途径发挥作用：一方面上调SAP4/5/6抑制蛋白酶分泌，另一方面调控抗氧化基因(CAT1过氧化氢酶、FDH1甲酸脱氢酶等)的表达。采用CRISPR干扰技术(CRISPRi)抑制这些抗氧化基因后，突变株的超毒力表型被逆转。

研究采用三大关键技术：全基因组转录组测序(RNA-seq)分析HU处理的白色念珠菌；构建HNV1基因敲除株并进行表型分析；应用CRISPRi系统靶向调控抗氧化防御通路基因。实验菌株包括野生型SN152（基因操作）和SN148（转录组分析）。

主要研究结果：

1. 羟基脲诱导全局转录重编程：40 mM HU处理90分钟导致79.4%细胞出现S期阻滞，RNA-seq鉴定出565个DEGs，富集于DNA复制/修复、氧化还原酶等功能模块。
2. HNV1的应激响应特性：该基因对HU、甲基磺酸甲酯(MMS)和H₂
   O₂
   均呈现强诱导，在进化上缺乏酵母直系同源物。
3. 表型分析揭示双重功能：Δhnv1突变株表现出：①增强的氧化应激抗性 ②蜡螟和小鼠感染模型中死亡率显著升高 ③SAP蛋白酶分泌异常。
4. 分子机制解析：Hnv1通过正调控SAP4/5/6抑制蛋白酶分泌，同时通过CAT1、FDH1等基因维持氧化还原稳态。

讨论与意义：
该研究首次揭示DNA复制应激感应器Hnv1在白色念珠菌毒力调控中的核心作用，建立了"复制应激-氧化稳态-毒力输出"的分子联系。特别值得注意的是，HNV1的调控模式与经典DNA损伤应答因子Rad52/Rad23不同，代表一条全新的毒力调控通路。临床层面，研究为理解抗代谢药物（如HU）与真菌致病性的互作提供新视角，其发现的HNV1-SAP-抗氧化轴可能成为抗真菌治疗的新靶标。理论层面，该成果填补了复制应激响应与微生物致病机制间的认知鸿沟，为其他病原体的相关研究提供了范式参考。