（1）真菌的二型性转换
很多真菌既能形成卵圆型的单个的酵母形态细胞，也能形成由伸长的多细胞组成的菌丝或者假菌丝，它们的细胞能在这几种形态之间进行相互转换，称为二型性转换[1]。这种细胞形态的转换可以由多种环境因子诱导产生，如温度、氮源的丰富与否及pH等，它可以帮助真菌更好的适应外界环境的改变[2]。真菌的二型性转换不仅可以作为研究细胞分化的一个模型，还因为它对于很多致病性真菌的致病性是重要的，对其调控机制的研究具有重要的科学价值。
目前对真菌二型性转换的分子调控机制的研究主要集中在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌中（Candida albicans）并已经基本形成一个完整的网络[3]。但这两个物种中的分子调控通路差距较大，例如在酿酒酵母中形态转换需要两条独立的信号调控通路协同作用：一条通路为丝裂原蛋白激酶通路（MAPK 通路），另一条通路为 cAMP 依赖的蛋白激酶 A 通路（cAMP-PKA 通路）。这两条信号通路可以接收外界信号指导细胞在酵母型和假菌丝型之间进行相互转换，以更好的适应外界环境的改变[4]。在白色念珠菌中，虽然也存在这两条信号通路，但其这两条信号通路的组成蛋白与酿酒酵母差距较大，表现为调控更复杂，参与的蛋白更多。此外在白色念珠菌中还存在其它的信号通路参与调控菌丝的形成，如pH信号通路，Czf1介导的信号通路、Cph2介导的信号通路以及一些负调控因子[5]。总之，白色念珠菌中参与调控形态转换的信号通路比酿酒酵母要复杂很多，这可能与白色念珠菌能形成真正的菌丝，而酿酒酵母只能形成假菌丝是相关的。但这两种酵母的菌丝调控方式哪一个更具有普遍意义，更能代表大部分的二型性真菌的菌丝形成调控机制呢？带着这个疑问，我们选择了一种在进化上与酿酒酵母和白色念珠菌亲缘关系都较远的非常规酵母——解脂耶氏酵母，试图通过探究该酵母的菌丝形成的分子调控机制，初步解答这一问题。
（2）解脂耶氏酵母及二型性转换
解脂耶氏酵母是与酿酒酵母亲缘关系较远的一种酵母菌，它与酿酒酵母及白色念珠菌一样，也是一种二型性酵母，它的细胞能够在酵母形态、假菌丝形态和菌丝形态之间进行相互转换（图1.A）。解脂耶氏酵母的菌丝长约几毫米，宽约3～5 μm，细胞之间有隔膜，每一节菌丝都含有一个细胞核。有些菌丝尖端的细胞长度可以超过100 μm，但每一节菌丝的长度只有50~70 μm[6]。值得注意的是，解脂耶氏酵母每一节菌丝间的隔膜上都含有一个微小的中心孔，可以方便内质网通过这个小孔从上一节菌丝延伸到下一节菌丝中，这与其它菌丝型的酵母明显不同。而且不同形态的解脂耶氏酵母细胞在固体平板上所形成的菌落形态也是不一样的，因此在实验中可以直接通过观察菌落形态来筛选菌丝形成增强或者减弱的突变体（图1.B）[7]。
图1 解脂耶氏酵母的细胞可以形成不同的形态
A.与白色念珠菌类似，在不同的培养条件下，解脂耶氏酵母细胞可以形成不同的细胞形态：酵母形态、假菌丝形态和真菌丝形态。
B.不同细胞形态的解脂耶氏酵母在固体平板上所形成的菌落形态不同，菌丝形成能力减弱的菌株形成光滑的菌落，而菌丝形成能力增强的菌株形成粗糙的菌落。B图引自参考文献[7]。
自然界中的解脂耶氏酵母细胞以酵母形态和菌丝形态混合存在，但在某些特定条下，大部分解脂耶氏酵母细胞可以以其中一种状态存在。与白色念珠菌类似，解脂耶氏酵母的菌丝形成也受到很多因素影响，比如碳源、氮源、血清、pH值、热休克、cAMP以及环境中一些其它的化合物等[8]。目前尚不清楚它们是如何发挥影响菌丝形成的作用以及信号是怎样传递到细胞核内的。
对解脂耶氏酵母菌丝形成相关基因的功能研究中，早期是由酿酒酵母和白色念珠菌的 MAPK 通路和 cAMP-PKA 通路中的蛋白出发，通过同源比对找出解脂耶氏酵母的同源蛋白，进行分析检测二型性相关功能[9]。随着研究的深入，发现在解脂耶氏酵母中存在这两条通路以外的基因控制着二型性的转变，并把在解脂耶氏酵母、酿酒酵母及白色念珠菌中发 现的与二型性相关的基因分为三类：第一类是至少在酿酒酵母和白色念珠菌中都存在基因；第二类是酿酒酵母或白色念珠菌中存在，但是不在解脂耶氏酵母中存在的控制二型性的基因；第三类为仅存在于解脂耶氏酵母中的二型性调控相关的基因[7]。
解脂耶氏酵母的Ras 蛋白对菌丝形成具有促进作用，尤其以YlRas2最为强烈，其缺失后造成细胞丧失菌丝形成能力，过量表达则会增强细胞的菌丝形成能力[10]。 此外，基于MAPK信号通路调节解脂耶氏酵母二型性的研究中，发现 Ste11 的同源蛋白YlSte11在解脂耶氏酵母中也具有促进菌丝形成的能力，细胞缺失 MAPKKK 的编码基因YlSTE11后，菌丝形成能力出现明显下降；该通路的YlSte20和YlKss1也对解脂耶氏酵母菌丝形成起着明显的促进作用，证明MAPK信号通路在解脂耶氏酵母中起到了十分显著的正调控作用。cAMP-PKA信号通路对解脂耶氏酵母的菌丝形成起着明显的抑制作用，具体表现为 YlTpk1 缺失以后，细胞菌丝形成能力略微增强。外源加入 cAMP 时，可以观察到明显的抑制菌丝形成的作用：在中性培养基添加cAMP 能够显著抑制解脂耶氏酵母菌丝的形成[11]，而在酸性培养基中加入cAMP，菌丝形成被完全抑制。人们还发现了一些区别于酿酒酵母及白色念珠菌的二型性调控蛋白。如可能为转录因子的 Hoy1，过量表达可以强烈促进菌丝的形成[12]。
在不同pH值下，Rim101可以被加工成不同形态的蛋白质，Rim101的激活需要Rim8、Rim13和Rim20的辅助，这些蛋白的缺失会影响菌丝的形成。在酸性pH条件下以酵母形态生长，碱性pH条件下以菌丝形态生长。Rim/Pal 通路是真菌中应答碱性 pH的最主要的一条信号传递通路，该通路被认为参与调控解脂耶氏酵母的交配、孢子形成以及蛋白酶基因XPR2的转录表达。目前有研究显示YlRim101 能够在碱性条件下上调某些降解酶类基因的表达。除此之外，在解脂耶氏酵母中还存在特有的信号通路，如Torc1-Sch9-Rim15信号传递途径在解脂耶氏酵母从酵母形态到菌丝形态转换过程中发挥重要作用[13]；转录因子Mhy1的过量表达可以促进菌丝的形成；此外，Richard等人还通过插入突变筛选得到了多个影响菌丝形成的基因，如CDC25、BUD6、GPI7等等，但这些基因之间的关系以及具体的调控方式仍不清楚还需实验探究[14]。
本研究拟采用转座子zeta介导的随机插入突变，从野生型菌株中筛选出菌丝形成能力发生改变的菌株，通过Tail-PCR鉴定突变基因并对突变基因的功能进行研究，旨在寻找新的能参与调控菌丝形成的基因并探究其发挥功能的作用方式，以进一步丰富解脂耶氏酵母中菌丝形成调控网络，对提出新的可能得菌丝形成调控机制具有非常重要的意义。
参考文献：
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