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近几十年来,随着免疫缺陷人群的不断扩大,侵袭性真菌感染呈逐年上升的趋势。目前,引起广泛关注的致病真菌主要有白念珠菌,隐球菌和烟曲霉,其中烟曲霉是导致侵袭性肺曲霉病的元凶。烟曲霉是一种腐生型的真菌,其分布广,产孢强,在环境中无处不在。由于烟曲霉孢子直径较小,其很容易被人体吸入肺中。对于正常的人体来说,吸入的孢子很容易被杀灭并清除。但是对于免疫缺陷的患者来说,烟曲霉经呼吸道侵染后,体内的免疫细胞若不能及时将其清除,这些逃脱免疫的孢子会在患者体内萌发、繁殖,进而导致侵袭性曲霉病。目前临床上主要的抗真菌药物有伊曲康唑,伏立康唑,两性霉素B以及卡泊芬净等。然而,这些药物都有其局限性,其中两性霉素对宿主的副作用较大;卡泊芬净的抗菌谱窄;而运用最广泛的伊曲康唑和伏立康唑则很容易产生耐药性。因此,开发抗菌活力强,抗菌范围广以及毒副作用小的新型抗真菌药物成为了当务之急,而重中之重是寻找合适的药靶。铁离子作为一种重要的微量元素参与了一系列的生物学过程。由于宿主体内的铁多以血红蛋白以及乳铁蛋白等形式存在,游离的铁浓度很低,病原菌如何成功地从宿主体内获取铁元素是其致病的关键。因此,病原菌中调控铁离子吸收以及平衡的因子经常也是毒力决定子,然而铁离子平衡调控有关的机制在烟曲霉中仍知之甚少。本研究论文以烟曲霉为研究材料,利用基因敲除等手段,对烟曲霉中与铁离子代谢以及毒性都相关的功能基因leuB和mrsA开展了系统的研究,得到了以下结论:1、证实转录因子LeuB不仅调控烟曲霉亮氨酸的合成,同时也调控铁离子吸收。leuB的缺失会显著降低与铁载体合成、转运相关基因(sidG,sit1和mirB)的转录以及低铁载体的产生水平,从而影响烟曲霉在低铁环境下生长。双缺leuB和控制铁离子吸收的转录因子hapX,会加剧ΔleuB对低铁敏感的表型;而双缺leuB和抑制铁离子吸收的转录因子sreA,则会恢复ΔleuB对低铁敏感的表型。这些结果均说明亮氨酸合成调控因子LeuB参与烟曲霉铁离子吸收调控。2、低铁环境下,leuB的缺失会导致细胞铁离子吸收降低,leuA转录下调,进而阻碍亮氨酸的合成。而亮氨酸合成的阻断会使蛋白酶体活力增强从而导致蛋白全局性降解。进一步研究证明LeuB的DNA结合结构域(Zn(Ⅱ)2Cys6)以及其C端对烟曲霉适应低铁环境以及维持蛋白稳定等发面发挥着重要作用。3、证实线粒体铁通道mrsA的缺失会降低烟曲霉适应低铁以及高铁环境的能力。同时,mrsA缺失也会导致sreA转录低调,而受SreA抑制的和铁离子吸收相关的基因如sidA,mirB,ftrA以及fetC则明显高调。这些结果说明,MrsA是烟曲霉调控胞内铁离子平衡必需的。4、进一步研究发现mrsA的缺失提高了烟曲霉对氧化应激以及唑类药物的敏感性,其原因主要是ΔmrsA中ROS积累所致。位点突变实验证实,MrsA中第38,96以及214位保守的组氨酸位点是烟曲霉应对高铁,低铁,氧化应激以及唑类药物等环境所必需的。5、小鼠毒性实验证明烟曲霉中和铁离子代谢相关的功能基因leuB以及mrsA都是维持烟曲霉毒力所必需的。综上所述,本研究阐明了烟曲霉功能基因leuB和mrsA调控铁离子平衡的相关机制;同时也证明了 LeuB和MrsA均和烟曲霉毒力相关,为将来的抗真菌治疗提供了理论支持。