致病真菌如何构建碳水化合物盔甲

每年，威胁生命的真菌感染影响全球数百万人的健康。由于市场上可用的药物疗效有限，对新型抗真菌化合物的需求正在上升。

Tuo Wang研究小组检测了真菌多糖的结构动力学和它们对细胞壁应激的反应。具体来说，研究小组检查了烟曲霉的细胞壁，烟曲霉是一种真菌病原体，在免疫功能低下的个体中会导致危及生命的疾病。

该研究团队将其在固态核磁共振谱学方面的专业知识与功能基因组学方法相结合，利用烟曲霉的多个突变体，每一个突变体都有选择性地一次性消除一种结构性碳水化合物。

“这项研究策略使我们能够通过追踪去除一种成分后细胞壁结构的变化来评估每种主要碳水化合物的结构作用，”Wang说。“光谱学方法提供了多糖和相关蛋白质结构的原子分辨率，使用完整的真菌细胞壁，不受任何可能扰乱这些生物分子的天然状态的处理。”

这些数据导致了真菌细胞壁组织和五类多糖的组装模型的发展，包括几丁质、β-葡聚糖、甘露聚糖、α-葡聚糖和半乳糖胺半乳糖。这些发现证实了α-葡聚糖在细胞壁结构中一个被忽视但重要的作用。突变体产生更坚硬、更防水的细胞壁，以更好地保护自己，这可能是这些微生物处理压力的一般机制。

这项研究涉及来自法国巴斯德研究所、希腊克里特岛大学、广西科学院和中国科学院的科学家的跨学科合作。参与这项研究的科学家还使用了位于佛罗里达州塔拉哈西的美国国家科学基金会国家高磁场实验室的仪器。

“既然我们揭示了真菌对细胞壁缺陷做出反应的结构原理，是时候探索真菌如何重建这种碳水化合物盔甲，以在抗真菌治疗和恶劣环境中生存，”Wang说。

他们的发现和方法可能为研究这些复杂的生物材料在许多不同致病性真菌中的作用和评估新型抗真菌分子的作用模式开辟了新的研究途径，这将有助于对抗侵袭性真菌感染。

A molecular vision of fungal cell wall organization by functional genomics and solid-state NMR