《Microbiology Spectrum》：The HosA histone deacetylase regulates stress resistance, host cell interactions, and virulence in Aspergillus fumigatus
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该综述系统性阐述了组蛋白去乙酰化酶HosA在烟曲霉（Aspergillus fumigatus）致病过程中的核心作用。研究发现，HosA缺失株对细胞内氧化应激（如甲萘醌诱导）更敏感，其体外侵袭与损伤肺上皮细胞的能力显著减弱。在小鼠侵袭性肺曲霉病（IPA）模型中，HosA缺失虽不改变肺部真菌负荷，却大幅延长小鼠生存期，并削弱宿主炎症反应。转录组学（RNA-seq）分析揭示，HosA正负双向调控次级代谢产物（如fumitremorgin B, fumigermin）与能量代谢（ATP合成）相关基因。这些发现表明，HosA作为一个关键的表观遗传（Epigenetic）调控因子，通过调节应激抵抗、次级代谢及真菌-宿主互作，深刻影响烟曲霉的毒力，为抗真菌治疗提供了新的潜在靶点（HDAC inhibitor）。
HosA介导对细胞内氧化应激的抵抗
为了研究HosA在烟曲霉中的功能，研究人员利用CRISPR/Cas9技术构建了HosA缺失突变体（ΔhosA）。该突变体在营养丰富的沙氏葡萄糖琼脂上具有接近正常的径向生长，但菌落边缘不规则，而野生型和回补菌株（ΔhosA+hosA）的菌落边缘光滑。在此生长条件下，ΔhosA突变体的产孢能力也存在缺陷，其产生的分生孢子数量比野生型菌株少33%。在营养相对贫乏的烟曲霉基本培养基上，ΔhosA突变体的生长速度略慢于野生型菌株。因此，HosA在控制产孢和生长方面扮演着适度角色。
接下来，研究人员测试了ΔhosA突变体对各种应激源的敏感性。该突变体对甲萘醌诱导的细胞内氧化应激比野生型菌株更敏感，而这一缺陷在ΔhosA+hosA回补菌株中得到挽救。然而，在存在H2O2的情况下，ΔhosA突变体与野生型菌株生长相似，表明其仅对细胞内而非细胞外氧化应激的敏感性增加。ΔhosA突变体对刚果红、钙白荧光增白剂、硫酸鱼精蛋白、伏立康唑和缺氧的敏感性与野生型菌株相似。这些结果表明，HosA是抵抗细胞内（而非细胞外）氧化应激所必需的。
HosA调控烟曲霉对肺上皮细胞的侵袭和损伤
烟曲霉在体外侵袭和损伤肺上皮细胞的能力与其在小鼠感染模型中的毒力密切相关。研究人员探讨了HosA在调控烟曲霉芽管与肺上皮细胞致病性相互作用中的作用。他们使用了两种人肺上皮细胞系：A549细胞（II型肺泡上皮样细胞）和HSAEC1-KT人小气道上皮（HSAE）细胞。研究发现，hosA的缺失对与任一上皮细胞系相关的芽管数量没有显著影响，表明HosA不调控对这些细胞的黏附。相比之下，两种上皮细胞系对ΔhosA芽管的内吞作用均显著降低。ΔhosA突变体对两种宿主细胞造成的损伤也显著减少。ΔhosA突变体在肺上皮细胞侵袭和损伤方面的缺陷通过整合完整的hosA拷贝得以挽救。总之，这些结果表明HosA在控制烟曲霉体外侵袭和损伤肺上皮细胞的能力中起关键作用。
HosA独立于肺部真菌负荷控制小鼠侵袭性肺曲霉病模型的致死性
为了确定HosA是否调控烟曲霉的毒力，研究人员使用了曲安奈德免疫抑制小鼠的侵袭性肺曲霉病模型。感染ΔhosA突变体的小鼠，其存活时间显著长于感染野生型亲本菌株或ΔhosA+hosA回补菌株的小鼠。相比之下，感染ΔhosA突变体的小鼠其肺部真菌负荷与感染野生型菌株的小鼠相似。这些结果表明，HosA独立于真菌在肺部的增殖而控制疾病结局。ΔhosA突变体还诱导了较弱的炎症反应。与感染野生型菌株的小鼠相比，感染该突变体的小鼠肺部IL-1α、IL-6、CCL2、CXCL1和CXCL2的水平显著降低，而CXCL5和GM-CSF的水平没有变化。这些结果表明，ΔhosA突变体诱导了较弱的宿主炎症反应，这导致了即使在肺部真菌负荷保持高位的情况下致死性也降低。
HosA调控次级代谢产物和细胞能量代谢相关基因的表达
研究人员利用RNA-seq分析了hosA缺失对烟曲霉转录组的影响。实验条件为在低锌和低铁的烟曲霉基本培养基中生长24小时，该条件此前被发现可诱导与在免疫抑制小鼠肺部生长相似的转录反应。在ΔhosA突变体中，与野生型菌株相比，495个基因显著下调，377个基因显著上调（绝对log2倍数变化 > 1，校正后P值 < 0.05）。对下调基因的基因本体（GO）富集分析显示，次级代谢产物生物合成相关基因显著富集，包括fumitremorgin B和fumigermin的生物合成通路。对上调基因的GO富集分析则显示，参与ATP合成以及fumiquinazoline C合成相关的基因显著富集。因此，HosA既是次级代谢产物相关基因的正向调节因子，也是其负向调节因子。
讨论
本文数据表明，烟曲霉HosA是正常抵抗细胞内氧化应激、侵袭和损伤肺上皮细胞以及在侵袭性肺部感染期间维持毒力所必需的。在小鼠侵袭性肺曲霉病模型中测试时，ΔhosA突变体表现出显著降低的致死性，并引起减弱的宿主炎症反应。然而，感染ΔhosA突变体的小鼠肺部真菌负荷与感染Af293亲本菌株的小鼠相似。研究人员在其他烟曲霉突变体（如具有次级代谢产物和毒素（如胶霉毒素和Aspf1核糖体毒素）产生缺陷的突变体）感染的小鼠中，也观察到致死性减弱但肺部真菌负荷正常甚至增加的类似模式。因此，ΔhosA突变体的毒力缺陷可能是由于次级代谢产物或毒素产量的减少。
RNA-seq数据显示，在HosA突变体中，fumitremorgin B和fumigermin生物合成途径中基因的mRNA水平显著降低。已发现fumetrimorgin的生物合成受Skn7和RofA控制。研究人员发现hosA的缺失对skn7和rofA转录水平没有影响，这表明HosA独立于Skn7和RofA调控fumetrimorgin基因簇的表达。
fumetrimorgin和fumigermin基因簇表达的减少不太可能是ΔhosA突变体毒力减弱的原因。尽管已知fumetrimorgin B对小鼠具有毒性，但烟曲霉ΔfmqA突变体在斑马鱼感染模型中具有野生型毒力。已知Fungermin在与细菌-真菌互作过程中可抑制链霉菌的发芽，但其在烟曲霉毒力中的作用尚未确定。更重要的是，研究人员先前的体内RNA-seq数据表明，在患有侵袭性肺曲霉病的免疫抑制小鼠肺部，fumetrimorgin B和fumigermin生物合成基因簇的表达水平非常低。相比之下，胶霉毒素（一种在烟曲霉毒力中具有明确作用的次级代谢产物）的生物合成基因簇的表达水平要高得多。总之，这些数据表明，虽然ΔhosA突变体的毒力缺陷很可能是由于一种或多种次级代谢产物产量减少所致，但它们不太可能是fumetrimorgin或fumigermin基因簇的产物。
组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是治疗癌症和真菌感染的有前景的治疗靶点。白色念珠菌中烟曲霉HosA的同源物Hos1已被发现对调控细胞壁合成、多烯类药物抵抗性和该真菌的毒力非常重要。此外，药理学抑制Hos1在小鼠播散性念珠菌病模型中具有治疗作用，并且与两性霉素B联合使用时能增强体内抗真菌活性。基于这些结果，研究人员推测，HosA的药理学抑制可能具有治疗益处。
