皮膚糸状菌Trichophyton rubrumの転写プロファイルを網羅的に解析し、ダイナミックな代謝調節を明らかにした

Comprehensive analysis of the dermatophyte Trichophyton rubrum transcriptional profile reveals dynamic metabolic modulation.

• Maíra Pompeu Martins
• Antonio Rossi
• Pablo Rodrigo Sanches
• Julio Cesar Bortolossi
• Nilce Maria Martinez-Rossi

抄録

真菌病原体に課せられた環境的課題は、重要な因子の活性化や抑制に依存した動的な代謝調節を必要とし、宿主感染の確立と永続化には不可欠である。そのため、病原体は病原性因子だけでなく、代謝の柔軟性にも依存しており、病原体が宿主のストレス条件に動的に反応することを保証している。本研究では、白癬菌とケラチンとの相互作用を代謝の観点から評価した。本研究では、グルコースからケラチンを含む培地に移行した後の感染初期段階における皮膚糸状菌の遺伝子変化を、グルコースを炭素源として利用することとの関連で明らかにした。本研究では、角質化組織におけるT. rubrumの増殖に必要な無数の遺伝子のうち、窒素代謝、脂肪酸代謝、エルゴステロール代謝、糖質代謝に関連する必須遺伝子の変調を明らかにした。我々の結果は、ケラチンへの適応のための信頼性の高い重要な戦略を提供し、ジスルフィド結合の減少とタンパク質分解活性に関連した尿素分解活性がケラチン分解を促進したことを確認した。グローバルな変調は、炭素源としてのグルコースと比較して、ウイルス性とケラチンへの適切な適応をサポートする応答をオーケストレーションする。本研究では、真菌の適応と生存に関与する候補遺伝子を明らかにし、感染初期段階の確立に必要な機構を明らかにした。

The environmental challenges imposed onto fungal pathogens require a dynamic metabolic modulation, which relies on activation or repression of critical factors and is essential for the establishment and perpetuation of host infection. Wherefore, to overcome the different host microenvironments, pathogens not only depend on virulence factors but also on metabolic flexibility, which ensures their dynamic response to stress conditions in the host. Here, we evaluate Trichophyton rubrum interaction with keratin from a metabolic perspective. We present information about gene modulation of the dermatophyte during early infection stage after shifting from glucose- to keratin-containing culture media, in relation to its use of glucose as the carbon source. Analyzing T. rubrum transcriptome using high-throughput RNA-sequencing technology, we identified the modulation of essential genes related to nitrogen, fatty acid, ergosterol, and carbohydrate metabolisms, among a myriad of other genes necessary for the growth of T. rubrum in keratinized tissues. Our results provide reliable and critical strategies for adaptation to keratin and confirm that the urea-degrading activity associated with the reduction in disulfide bonds and proteolytic activity facilitated keratin degradation. The global modulation orchestrates the responses that support virulence and the proper adaptation to keratin compared with glucose as the carbon source. The gene expression profiling of the host-pathogen interaction highlights candidate genes involved in fungal adaptation and survival and elucidates the machinery required for the establishment of the initial stages of infection.

© 2020 The Author(s). Published by Portland Press Limited on behalf of the Biochemical Society.