Asymmetrical dose responses shape the evolutionary trade-off between antifungal resistance and nutrient use

胞嘧啶脱氨酶 生物 取舍 脱氨基 基因 遗传学 抗药性 功能(生物学) 胞嘧啶 错义突变 氟胞嘧啶 突变 酿酒酵母 微生物学 生物化学 氟康唑 抗真菌 生态学 遗传增强
作者
Philippe C Després,Angel F. Cisneros,Emilie M. M. Alexander,Ria Sonigara,Cynthia Gagné-Thivierge,Alexandre K. Dubé,Christian R. Landry
出处
期刊:Nature Ecology and Evolution [Nature Portfolio]
卷期号:6 (10): 1501-1515 被引量:27
标识
DOI:10.1038/s41559-022-01846-4
摘要

Antimicrobial resistance is an emerging threat for public health. The success of resistance mutations depends on the trade-off between the benefits and costs they incur. This trade-off is largely unknown and uncharacterized for antifungals. Here, we systematically measure the effect of all amino acid substitutions in the yeast cytosine deaminase Fcy1, the target of the antifungal 5-fluorocytosine (5-FC, flucytosine). We identify over 900 missense mutations granting resistance to 5-FC, a large fraction of which appear to act through destabilization of the protein. The relationship between 5-FC resistance and growth sustained by cytosine deamination is characterized by a sharp trade-off, such that small gains in resistance universally lead to large losses in canonical enzyme function. We show that this steep relationship can be explained by differences in the dose-response functions of 5-FC and cytosine. Finally, we observe the same trade-off shape for the orthologue of FCY1 in Cryptoccocus neoformans, a human pathogen. Our results provide a powerful resource and platform for interpreting drug target variants in fungal pathogens as well as unprecedented insights into resistance-function trade-offs.
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