果糖-1,6-二磷酸（F-1,6-P2）醛缩酶（Fba1，EC.4.1.2.13）已被广泛研究其催化F-1,6-P2分解为甘油醛-3-磷酸（G-3-P）和二羟基丙酮磷酸（DHAP）的能力[1]。Fba1的活性不仅限于基本的代谢维护功能，还具有从甲基乙二醛（MG）和DHAP生成二酮磷酸的潜力。这一过程控制着克雷布斯-林格磷酸盐缓冲液中甘油磷酸和G-3-P生成甲基乙二醛的速率[2]。最近的研究表明，在真菌中条件性破坏FBA1会降低其致病性[3]。然而，驱动这种突变体致病性变化的机制仍需进一步阐明[3]。Fba1在糖酵解过程中的功能与非酶促磷酸消除反应密切相关，该反应由G-3-P和DHAP刺激[4]。尽管已知Fba1活性下MG与DHAP之间存在稳定的结合复合物[5]，但关于MG-Fba1中间体与F-1,6-P2之间相互作用的文献较少，而这些相互作用对真菌的致病性和氧化还原调节有显著影响[4]。
因此，本研究以白色念珠菌为模型，探讨了Fba1活性与甲基乙二醛生成之间的联系，这两者都可能影响致病性和氧化还原行为。白色念珠菌这种双相酵母能够形成多种极化的细胞形态，如假菌丝和菌丝[6]。白色念珠菌是识别致病性治疗靶点的有用模型。细胞增殖依赖于可用的能量来源，增殖中的细胞通常能够完成其细胞周期[7],[8]。相比之下，白色念珠菌的菌丝形成受到包括Cph1介导的丝裂原活化蛋白激酶和Efg1介导的环腺苷酸/蛋白激酶A通路在内的相互连接的信号通路调控[9]。先前的研究表明，在两种突变体中，即过表达谷胱甘肽（GSH）还原酶的菌株（GLR1OE）以及同时破坏MG氧化还原酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的菌株（Δmgd1/grp2)/Δgcs1）[10],[11]，其管家基因的表达水平相似。有趣的是，这两种突变体在所有能诱导菌丝生长的碳源或促进葡萄糖增殖的培养基中都能刺激酒精脱氢酶（ADH1）和糖酵解关键酶（包括Fba1和G-3-P脱氢酶（TDH3）的表达。已知GLR1OE能维持较高的细胞内GSH水平，对甲基乙二醛和氧化应激具有显著的抑制作用。相比之下，在GSH缺乏的（Δmgd1/grp2)/Δgcs1菌株中，甲基乙二醛和氧化应激会显著积累。
这两种突变体的双相性是由它们各自的氧化还原状态决定的。然而，与GSH介导的信号通路或参与甲基乙二醛和氧化应激剂（包括活性氧物种ROS）解毒的酶的活性相比，这两种突变体中糖酵解基因FBA1和TDH3的表达所相关的氧化还原生理学和致病性/毒性并不一致。这些与代谢物含量预测不符的生理现象表明，在甲基乙二醛和氧化应激条件下可能存在糖酵解酶与非糖酵解酶之间的相互作用。这暗示了存在一种与经典氧化还原调节不同的平行调控机制，可能存在于GLR1OE和（Δmgd1/grp2)/Δgcs1突变体中。
假设Tdh3或Adh1可能是Fba1的结合伴侣，从而直接调节白色念珠菌中的甲基乙二醛生物合成。因此，本研究旨在探讨Fba1对与甲基乙二醛和氧化应激相关的代谢调节及其对致病性的影响。为此，研究人员研究了蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）和形态转变。重要的是，对排名最高的复合物进行的可视化分析显示，存在一个连续的溶剂通道，将Fba1产物的释放位点（F-1,6-P2生成G-3-P的位置）与Tdh3的催化裂隙连接起来。这支持了底物通道化的概念。在这种构象下，相互作用路径较短且几乎无障碍，使得Fba1产生的G-3-P能够立即被Tdh3捕获。因此，局部活性三磷酸盐的浓度降低，限制了其磷酸消除，从而减少了甲基乙二醛的生成。这一机制在源头上减少了甲基乙二醛的产生，并解释了在酵母中观察到Fba1和Tdh3相互作用时甲基乙二醛水平下降和致病性表型减弱的现象。这种计算机模拟机制与体内和体外研究结果一致：Fba1和Tdh3复合物降低了甲基乙二醛的水平并减少了致病性。
在本研究中，重组酶测定以及通过质谱支持的共免疫沉淀（Co-IP）证实了这些糖酵解酶之间的物理相互作用和功能耦合。参考研究使用了Co-IP、配体筛选和免疫印迹技术来验证Fba1和Tdh3之间的直接相互作用。此外，补充的凝胶分析确认了重组Fba1和Tdh3的天然分子量和酶活性。这一生物学框架为基于结构的分析方法提供了依据，该方法利用分子对接技术生成、排序和验证Fba1-Tdh3复合物的候选模型，以供后续假设评估。本研究为理解白色念珠菌的氧化还原调节与致病性之间的关系提供了宝贵的见解，特别强调了FBA1表达在甲基乙二醛生成中的调控作用。我们通过GSH依赖的氧化还原调节以及Fba1突变体中相关代谢物的变化提供了证据，这些变化是由PPIs促进的。
