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RNA-seq+ChIP-seq联合分析揭露真菌生物被膜调控机制( 二 )



RNA-seq+ChIP-seq联合分析揭露真菌生物被膜调控机制
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图3对SomA靶基因进行ChIP-seq和RNA-seq分析
4、SomA与GAG生物合成相关基因的启动子结合
ChIP-seq结果表明（图4） ， 在GAG生物合成簇内的基因附近发现了五个SomA结合峰 。 峰值强度图显示 ， SomA结合显著富集于agd3和gtb3之间的区域 。 结合RNA-seq结果 ， Tet-somA（ON）株中agd3的转录水平较高 ， 而gtb3的转录水平不高 ， 这些数据表明SomA直接调控agd3的表达；在ega3的上游区域发现了两个SomA结合位点 ， 与agd3一样 ， RNA-seq结果也显示ega3的表达是由SomA正向调控的 ， 说明SomA对ega3的表达起直接调节作用；在medA和stuA的上游发现了多个SomA结合位点 ， 表明SomA直接调控这些因子 。 此外也发现SomA间接调控一些GAG相关基因 。

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图4SomA直接调节ega3和agd3
5、SomA正向调节与细胞壁相关的基因
对ChIP-seq结果进行GO富集分析发现 ， 除了GAG相关基因 ， SomA结合基因也显著富集于甲壳素生物合成、细胞壁组织和细胞粘附的条目 。 相关基因可编码细胞壁压力传感器、几丁质合成酶及β-1,3-葡聚糖合成酶（图5A） 。 热图显示 ， WT和Tet-somA（ON）菌株中 ， 相关基因的表达量均随细胞壁压力（CFW处理）的积累而增加（图5B） 。 后续实验也证明 ， Tet-somA菌株（OFF）对CR、CFW和caspofungin敏感 ， 而Tet-somA（ON）恢复了对这些药物的正常抗性（图5C） 。

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图5SomA参与了细胞壁的压力反应
6、SomA调节细胞壁的结构和组成
采用透射电镜（TEM）对菌丝细胞壁进行观察发现 ， Tet-somA（OFF）中菌丝细胞壁厚度是Tet-somA（ON）的2倍（图6A）；另外从糖类物质组成来看（图6B-E） ， 与Tet-somA（ON）和野生型相比 ， Tet-somA（OFF）的细胞壁糖总量显著减少 ， 细胞壁葡萄糖含量比Tet-somA（ON）下降了50% ， 总β-1,3-葡聚糖含量显著下降 。 其余几种细胞壁糖类含量未有明显差异 。

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图6SomA调节细胞壁的结构和组成
小结
本研究表明 ， 细胞壁压力可诱导胞外多糖半乳糖胺半乳糖聚糖（GAG）的产生 ， 从而促进生物被膜的产生 ， 而转录因子SomA在介导这一过程中发挥了关键作用 。 通过RNA-seq和ChIP-seq确定了一组核心的体细胞靶基因 。 在GAG生物合成基因agd3和ega3的启动子区发现了一个新的SomA结合位点 ， 以及它的调控因子medA和stuA 。 此外 ， SomA也被发现调节细胞壁压力传感器、几丁质合成酶及β-1,3-葡聚糖合成酶相关基因 。 因此 ， SomA可直接调控GAG和细胞壁多糖的生物合成 。 此外 ， SomA被发现可总体调节调节葡萄糖的摄取和利用 ， 以及氨基糖和核苷酸糖的代谢 ， 为多糖的合成提供前体 。 下图为转录因子SomA同步调节生物被膜形成和细胞壁稳态的工作模型 。

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意义
本研究进一步确认了SomA是一种主转录因子 ， 在生物被膜形成和细胞壁稳态中发挥双重作用 。 这一发现揭示了一种整合生物被膜形成和细胞壁稳态的转录控制途径 。 更重要的是 ， 由于SomA在人中没有同源基因 ， 它可能成为抗真菌药物开发的一个有吸引力的靶点 。
本研究的转录组测序和数据分析工作由上海派森诺生物科技有限公司完成 。
原文链接：http://mbio.asm.org/content/11/6/e02329-20.long



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