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有性生殖是真核生物进化的重要推动力，生殖策略的多样性利于生物体更好地适应复杂的环境条件。人体病原真菌白念珠菌与宿主共进化过程中，形成独特的有性生殖调控方式:交配能力与形态转换密切相关。白念珠菌可在white、gray和opaque三种形态之间相互转换，临床分离的白念珠菌主要以交配能力低的white形态存在，opaque形态的白念珠菌可进行高效率的交配，而gray细胞的交配效率则介于white和opaque两种细胞形态之间。对白念珠菌有性生殖和形态转换的调控机制的研究有助于我们理解其致病机理及其对宿主环境的适应性。 白念珠菌的white和opaque两种细胞的功能和形态存在显著差异，white细胞能感应异性信息素，但不能进行高效率交配，本研究发现white和opaque细胞互作，从而协同完成交配过程。异性信息素处理white细胞或者将交配型相反的opaque细胞与white细胞共同培养，white细胞可被诱导产生信息素。White细胞释放的信息素通过MAPK信息素反应途径促进opaque细胞形成典型的交配接合管，并促进opaque细胞交配。敲除编码信息素前体蛋白的基因(MFA1或MFα1)，或者抑制信息素反应途径(Ste2/Ste3-MAPK-Cph1)后，white细胞不再促进opaque细胞交配。White和opaque细胞通过信息素旁分泌及正反馈途径调控细胞间的交流，进而促进白念珠菌的有性交配。这种不同细胞形态的协作方式可平衡白念珠菌有性生殖和无性周期之间的关系，增强其对宿主微环境的快速适应能力和长期进化过程中的竞争优势。 Gray细胞形态是在白念珠菌中新发现的一种形态，可与white和opaque细胞形成“white-gray-opaque”三稳态形态转换系统，gray细胞的交配能力介于white和opaque细胞之间，这一现象丰富了对白念珠菌交配能力的认识。本研究探索了gray细胞形态形成的分子机制，发现N-乙酰葡萄糖胺(G1cNAc)代谢途径中的G1cNAc激酶Hxk1参与调控gray细胞形成。白念珠菌SC5314菌株中敲除HXK1基因后，突变株可在white、gray和opaque三种细胞形态之间相互转换，hxk1/hxk1突变株opaque细胞的交配效率远高于white和gray细胞，Wor1和Efg1分别是hxk1/hxk1突变株的opaque和white形态形成的关键转录因子，二者共同调控gray形态形成。SC5314中敲除G1cNAc代谢途径中的其他基因NGT1（G1cNAc特异转运蛋白基因）、DAC1（乙酰葡糖胺-6-磷酸去乙酰化酶基因）或NAG1（葡糖胺-6-磷酸脱氨酶基因）不影响white-gray-opaque形态转换，说明Hxk1调控白念珠菌形态转换不依赖于其代谢途径。 与白念珠菌交配能力相关的white-opaque形态转换受多种环境因子调控，其中宿主体内pH的波动范围较大，可影响白念珠菌很多生物学功能。本研究发现pH值对白念珠菌形态转换和有性生殖具有显著的调控作用，酸性pH促进white向opaque转换却抑制交配反应。白念珠菌主要通过Rim101介导的pH途径感应环境中pH值变化并调控下游相应基因的表达，Phr2和Rim101在酸性pH诱导opaque细胞形成和维持过程中起到重要作用。保守的cAMP/PKA信号途径在pH调控形态转换中的作用不明显，但敲除腺苷酸环化酶基因CYR1后，突变株的white和opaque两种细胞应对不同的pH环境表现出截然不同的生长缺陷。酸性pH促进形成具有交配能力的opaque细胞，但抑制信息素受体Ste2介导的α-信息素反应途径，从而抑制白念珠菌opaque细胞交配。白念珠菌对环境pH值变化的响应方式利于其平衡宿主适应性和有性生殖之间的关系。 白念珠菌的有性生殖过程主要由信息素受体介导的MAPK信号途径调控，大量关于白念珠菌有性生殖的研究主要基于MAPK信号通路，本研究发现cAMP/PKA信号途径参与调控白念珠菌的有性生殖过程。我们成功地在白念珠菌中敲除蛋白激酶A的催化亚基TPK1和TPK2基因，得到tpk2/tpk2tpk1/tpk1双突变菌株。对白念珠菌PKA催化亚基的功能进行研究，发现tpk2/tpk2tpk1/tpk1突变株生长极其缓慢，并且在多种菌丝诱导条件下不形成菌丝。白念珠菌Tpk1和Tpk2对white-opaque形态转换的调控作用相反:敲除TPK1促进white向opaque形态转换，而敲除TPK2抑制white向opaque形态转换，同时敲除TPK1和TPK2基因显著抑制opaque形态形成。Opaque形态的tpk2/tpk2tpk1/tpk1突变株交配效率远高于WT菌株，说明cAMP/PKA信号途径调控白念珠菌的交配能力。 本课题对白念珠菌white和opaque两种细胞形态的社会性行为对其交配能力的促进作用、“white-gray-opaque”三稳态形态转换的调控机制、环境因子pH值对white-opaque形态转换和交配能力的调控方式及蛋白激酶A催化亚基对白念珠菌的重要调控作用进行研究，不仅提高了对白念珠菌有性生殖及调控机制的认识，对了解白念珠菌的宿主适应性、形态转换和有性生殖的三边关系具有重要意义，而且利于对白念珠菌致病机理的理解，为临床预防和治疗白念珠菌感染提供一定的理论依据。