Functional characterization of SHC-like triterpene cyclase genes in azole response and virulence-related traits of Aspergillus fumigatus.

چکیده اصلی

Aspergillus fumigatus is a major opportunistic fungal pathogen, and increasing azole resistance poses a challenge for aspergillosis treatment. Squalene is an upstream precursor of ergosterol biosynthesis and may also be utilized by SHC-like triterpene cyclases, suggesting a potential link between squalene-associated metabolism, membrane adaptation, and azole response. However, the roles of SHC-like triterpene cyclase genes in A. fumigatus remain unclear. Here, we characterized three candidates, shc1, shc2, and shc3, using comparative bioinformatic analysis, gene deletion, phenotypic assays, azole susceptibility testing, transcriptomics, and host-interaction models. Sequence, genomic-context, phylogenetic, and structural analyses suggested divergence among the three candidates. Individual shc deletion caused limited effects on vegetative growth, whereas loss of shc1 mildly reduced susceptibility to voriconazole and posaconazole, as reflected by twofold MIC increases and lower inhibition rates. Transcriptomic analysis revealed distinct remodeling patterns, with Δshc3 showing the broadest transcriptional changes despite no detectable MIC shift. Targeted metabolite profiling and PI uptake analysis further supported an association between shc deletion, sterol/hopane-type triterpenoid balance, and membrane-associated properties. shc deletion also altered epithelial cell interaction phenotypes, while Δshc1 showed reduced lethality in Galleria mellonella. In clinical isolates, elevated shc transcription was associated with azole-resistant backgrounds. These findings suggest functional diversification among SHC-like triterpene cyclase genes and indicate that shc1 may contribute to azole-associated adaptation and virulence-related traits in A. fumigatus.

ترجمه فارسی چکیده

آسپرژیلوس فومگاتوس یک عامل بیماری‌زای قارچی شایع است و افزایش مقاومت به ایزول چالشی برای درمان آسپرژیلوز ایجاد کرده است. اسکوالن پیش‌ساز بالادستی بیوسنتز استرول است و ممکن است توسط سیکلایزهای تری‌ترپن‌مانند SHC استفاده شود که نشان‌دهنده یک پیوند بالقوه بین متابولیسم مرتبط با اسکوالن، سازگاری غشایی و پاسخ به ایزول است. نقش ژن‌های سیکلایز تری‌ترپن‌مانند SHC در A. fumigatus هنوز مشخص نیست. در اینجا سه نامزد، shc1، shc2 و shc3، با استفاده از تحلیل بیوانفورماتیک مقایسه‌ای، حذف ژن، آزمون‌های فنوتیپی، تست حساسیت به ایزول، ترنسکریپتومیک و مدل‌های تعامل میزبان تعیین شدند. تحلیل‌های توالی، زمینه ژنومیک، فیلوژنتیک و ساختاری نشان‌دهنده تفاوت‌های بین سه نامزد بود. حذف فردی shc اثرات محدودی بر رشد گیاهی داشت، در حالی که از دست دادن shc1 حساسیت به وروکونازول و پوزاکونازول را به‌طور ملایم کاهش داد که با افزایش دو برابری میک و نرخ‌های کاهشی کمتر منعکس شد. تحلیل ترنسکریپتومیک الگوهای بازسازی متفاوتی را آشکار کرد، با اینکه Δshc3 بیشترین تغییرات ترنسکریپتونی را نشان داد با وجود اینکه هیچ تغییر میک مشاهده نشد. پروفایل متابولیتی هدفمند و تحلیل جذب PI همچنین یک ارتباط بین حذف shc، تعادل استرول/تریتروپنوئید نوع هپان و ویژگی‌های مرتبط با غشایی را پشتیبانی کردند. حذف shc همچنین الگوهای فنوتیپی تعامل با سلول‌های اپیتلیال را تغییر داد، در حالی که Δshc1 در گالریا مِلونلا (Galleria mellonella) مرگ‌بارتر بود. در ایزول‌های بالینی، افزایش ترنسکریپشن shc با زمینه‌های مقاوم به ایزول مرتبط بود. این یافته‌ها نشان‌دهنده تفاوت‌های عملکردی بین ژن‌های سیکلایز تری‌ترپن‌مانند SHC هستند و نشان می‌دهند که shc1 ممکن است به سازگاری مرتبط با ایزول و ویژگی‌های مرتبط با ویروسیس در A. fumigatus کمک کند.

متن کامل اصلی