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细胞外囊泡对真菌生物膜发育的协调作用

  1. 细胞外囊泡

来源:本站原创 2021-11-12 10:25

真菌病原体白色念珠菌可以形成生物膜,保护它免受药物和免疫系统的伤害。生物膜细胞释放细胞外囊泡(EVs),促进细胞外基质形成和抗真菌药物耐药性。

真菌病原体白色念珠菌可以形成生物膜,保护它免受药物和免疫系统的伤害。生物膜细胞释放细胞外囊泡(EVs),促进细胞外基质形成和抗真菌药物耐药性。在这里,作者定义了许多EV货运蛋白在生物膜基质组装和耐药,以及在真菌细胞粘附和传播中的功能。作者使用机器学习分析来自EV产生缺陷突变体的货物蛋白质组数据,以识别63个候选基因产物,并构建突变株和补充菌株进行研究。其中17个突变体表现出生物膜基质积累减少和抗真菌耐药。

另外8个货物突变体子集在粘附和/或分散方面表现出缺陷。大多数功能指定的货物蛋白在两个或两个以上的生物膜阶段起作用。该结果支持ev在白色念珠菌生物膜发育过程中提供社区协调。


图片来源:https://doi.org/10.1038/s41467-021-26525-z

细胞外囊泡(EVs)介导了生物活性分子的非常规运输,这些分子包含在小脂质双分子层中,从细胞中释放出来。EVs存在于生命的所有领域,大多数微生物将生产电动汽车作为其生命周期的一个组成部分。细胞外囊泡(EVs)介导了生物活性分子的非常规运输,这些分子包含在小脂质双分子层中,从细胞中释放出来。EVs存在于生命的所有领域,大多数微生物将生产EVs作为其生命周期的一个组成部分。众所周知,EVs在将效应器运送到目标细胞方面发挥着多种作用,但货物组成的复杂性限制了分析单个组件功能的可行性。因此,关于具体EV内容的作用的知识仍然是零碎的。

大多数微生物的主要生长环境是在表面相关的生物膜群落中。这些细胞群通常是高密度的,其特征是有机体被包裹在聚合基质中。在医疗环境中,生物膜的形成和相关的耐药导致疾病的持久性。作者的工作重点是念珠菌,患者最常见的致病性真菌生物膜病原体。念珠菌生物膜无法治疗,这是一种与保护性细胞外基质有关的特性,在保留生物膜的患者中死亡率很高。生物膜形成的动态过程除了基质产生和表面相关群落的繁殖外,还涉及到群落的耗散。

在疾病期间,从设备相关的生物膜中分散出来的细胞作为播散性侵袭性疾病的核心。以前的研究发现,随着浮游生物向生物膜生长过渡,白色念珠菌的EV含量有很大差异。随后的研究表明,念珠菌生物膜EVs可促进细胞外基质的形成和相关的抗真菌药物耐药性。在目前的工作中,作者检测了ev在整个生物膜感染自然过程中的影响。

在这项工作中,作者定义了负责基质组装和生物膜相关耐药的EV货运蛋白。作者还发现了货物蛋白在粘附和传播中的作用。该结果表明,ESCRT途径选择EV货物,协调整个生物膜发展过程中的群落活动。


EV生物膜的功能是基于观察到EV含有分泌到细胞内环境的真菌蛋白货运成分。

图片来源:https://doi.org/10.1038/s41467-021-26525-z

EV 非常适合协调生物膜发育调节。一个关键的特征是,它们的浓度提供了局部细胞密度的指示,从而使细胞能够评估生物膜形成的可行性。第二个特征是生物膜特异性EV含量可以指示附近是否已经形成生物膜,告知细胞在加入现有生物膜或创建新的生物膜之间做出可能的决定。

因此,除了介导基质生物发生的资源共享,作者的研究结果表明EVs具有广泛塑造基于社区的生理行为的信息作用。这种将 EV 及其货物作为各种生物膜相关事件功能调节剂的观点可能指向针对生物膜生长多个阶段的新治疗途径。(生物谷 Bioon.com

参考文献

Robert Zarnowski et al. Coordination of fungal biofilm development by extracellular vesicle cargo. Nat Commun 2021 Oct 29;12(1):6235. doi: 10.1038/s41467-021-26525-z.


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