面對多種抗真菌藥物壓力，真菌如何進化形成多重耐藥特性？

近日，中國科學(xué)院微生物研究所李少杰團隊在Advanced Science上發(fā)表題為“Suppressed Protein Translation Caused by MSP-8 Deficiency Determines Fungal Multidrug Resistance with Fitness Cost”的研究論文。該研究闡明了一種非藥泵藥靶介導(dǎo)的真菌多重耐藥新機制——真菌通過解旋酶MSP-8編碼基因突變獲得對多種抗真菌藥物的耐藥性。

真菌耐藥尤其多重耐藥問題日趨嚴(yán)重，危害加劇。針對臨床和環(huán)境分離的耐藥菌株進化解析難、多重耐藥菌株機制解析難等問題，團隊采用實驗室進化策略獲得多株粗糙脈孢菌多重耐藥菌株并研究真菌耐藥的進化與機制。團隊研究發(fā)現(xiàn)了真菌耐藥進化的一種新模式——單一唑類藥物篩選壓力能使真菌獲得穩(wěn)定遺傳的多重耐藥性（圖1）（Zhou et al. 2022, 2025），提示需要合理使用各類抗真菌藥物，降低真菌耐藥性的產(chǎn)生與擴散。

本研究所獲進化菌株2k-6對唑類、兩性霉素B及多氧霉素等抗真菌藥物均耐藥。通過酶切擴增多態(tài)性序列（CAPS）分析和測序分析，發(fā)現(xiàn)解旋酶MSP-8點突變是導(dǎo)致菌株2k-6多重耐藥的直接原因。在粗糙脈孢菌、煙曲霉、輪枝鐮孢菌等真菌中通過基因敲除、點突變與表型驗證，明確了MSP-8調(diào)控真菌多重耐藥的功能保守性。通過對大量臨床煙曲霉菌株的測序分析和點突變驗證，也證實了臨床上存在由MSP-8突變引起的多重耐藥煙曲霉菌株。進一步研究發(fā)現(xiàn)，MSP-8缺失后，真菌藥泵和藥靶編碼基因及其表達均未改變，暗示存在一種非藥泵藥靶介導(dǎo)的多重耐藥新機制。

對MSP-8生物學(xué)功能與多重耐藥調(diào)控機制的研究發(fā)現(xiàn)，MSP-8與核糖體蛋白存在相互作用，其功能受損導(dǎo)致蛋白翻譯過程阻滯，激活挽救停滯核糖體（RQC）途徑。而由MSP-8受損或其它蛋白合成抑制劑引起的蛋白翻譯抑制均可導(dǎo)致真菌多重耐藥，這主要是由于蛋白翻譯受抑制后降低了真菌代謝，減少體內(nèi)及膜結(jié)合藥物的積累、重塑細胞壁組成，并降低體內(nèi)ROS水平，最終導(dǎo)致真菌對多種抗真菌藥物的耐藥性（圖1）。

圖1. 真菌耐藥的實驗室進化、多重耐藥基因msp-8的鑒定及MSP-8調(diào)控真菌多重耐藥的分子機制示意圖

中國科學(xué)院微生物研究所孫憲昀副研究員和李少杰研究員為本文共同通訊作者，中國科學(xué)院微生物研究所特別研究助理周密博士為本文第一作者。參加本項研究工作的還有中國科學(xué)院微生物研究所的金城研究員、博士生余鵬舉、胡成成助理研究員和廣西科學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)研究所的房文霞研究員。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目和北京市自然科學(xué)基金面上項目的支持。