在免疫系统受抑制的人群中，最常见的侵袭性真菌熏染的病因是烟曲霉（Aspergillus fumigatus），熏染这种真菌后的治疗效果具有局限性，主要缘故原由是治疗失败和真菌对现有物质的抗药性。
由密歇根州立大学研究职员向导的一项多机构研究形貌了真菌怎样通过重构其细胞壁来顺应，从而有用地抵御目今的抗真菌物质。这一研究为开发更有用的抗真菌物质提供了新偏向。研究效果于7月31日揭晓在《Nature》子刊《自然通讯》杂志上，被选为《自然通讯》最近在相关领域揭晓的50篇最佳论文之一，并被列入该期刊的“编辑亮点”名单。
“为了刷新抗真菌物质的使用并开发新的物质，我们需要相识其作用目的，”密歇根州立大学化学系首任Carl H. Brubaker Jr.特聘教授兼该项研究的主要作者Tuo Wang说道。Wang还体现“由于细胞壁很是重大，以是这项研究的开展并禁止易。”
通过这项研究，Wang和他的团队相信，他们为相关研发机构调解或连系现有抗真菌物质以资助战胜其先前的限制涤讪了基础。
密歇根州立大学的科学家向导的研究批注，通过生化剖析、最先进的成像手艺和盘算机模拟，真菌怎样重塑其细胞壁以阻止抗真菌药物
细胞重塑
抗真菌物质的靶点是真菌细胞壁中的分子，细胞壁是一个无邪但结实的外层，为细胞提供�；�。通过破损�；そ峁�，这些物质杀死真菌细胞以控制真菌熏染。
棘白菌素是最新的一类抗真菌物质，它们针对细胞壁中称为β-葡聚糖的主要组成部分。这种攻击应该是有用的，但真菌是极其顽强的生物，它们已经进化出种种生涯战略来重修和加固细胞壁的结构。
在新的研究报告中，Wang和他的团队确定了真菌在袒露于棘白菌素后细胞壁的原子级设置。为此，他们使用了生化剖析和最先进的成像手艺，包括固态核磁共振、动态核极化、透射电子显微镜和原子力显微镜。
图1：卡泊芬净处置惩罚导致的细胞壁聚合物组成的改变
随后，他们将效果与密歇根州立大学能源部植物研究实验室（PRL）的一个团队分享。PRL团队开发了分子动力学模拟，以说明真菌细胞壁在数小时至数天内爆发的纳米级转变。
“核磁共振告诉我们物质正在爆发反应，但没有图像，”PRL团队的助理教授Josh Vermaas说道。Vermaas是该研究的合著者，隶属于密歇根州立大学生物化学与分子生物学系和分子植物科学项目。他与PRL团队的研究助理Daipayan Sarkar一起认真研究的模拟部分。“我们建设了纳米级分子连系的视觉图像，模拟了我们无法获得的分子细节，”Vermaas说。
研究团队发明，认真菌袒露于棘白菌素时，它们通过对细胞壁因素的结构和组织举行特定的改变来提高其生涯几率。特殊是，当β-葡聚糖的浓度下降时，真菌会迅速增添差别但相关的分子保存，以再生和坚持细胞壁的完整性。
别的，多糖结构如半乳甘露聚糖（Galactomannan）和半乳糖氨基半乳聚糖（Galactosaminogalactan）被重新排列，以增强膜中聚合物网络的刚性和疏水性。
图2：卡泊芬净重塑β-和α-葡聚糖的结构
“我们发明超分子结构已经完全被重新排列，”Wang说。“这种动态转变在化学和纳米级别同时睁开，使细胞壁在应激下变得越发结实但仍然有弹性。”
真菌对物质的反应不但增强了细胞壁的强度和韧性，并且新的结构还在许多情形下消除了物质的靶点，这使得物质对真菌的扩散无效。
“生物学太神奇了，”Vermaas说。“进化压力促使这些机制的生长，但无邪菌是怎么弄明确这一点的 ？”
真菌孢子在情形中无处不在，但康健人的免疫系统可以将孢子扫除出体外。然而，免疫系统受损的人容易被孢子熏染。
在人体内，真菌会在肺部扎根，并将长长的分枝结构（称为菌丝）深入到肺组织中。虽然物质或手术可以缓解熏染，但一旦熏染爆发，要消除就受到很大的阻碍。
现在市场上只有四类抗真菌物质，每类物质都受到真菌进化障碍的限制，如本研究中发明的这种。“这就是为什么现在比以往任何时间都更需要有用的抗真菌物质，”Wang说。
Wang说“我们正在做基础科学研究，”。“现在我们相识了真菌怎样在抗真菌治疗中生涯，这些知识将有助于开发新药。”
王拓，首届Carl H. Brubaker Jr.特聘教授
杂志：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-024-50799-8
