Abstract Aspergillus fumigatus is a potentially lethal opportunistic pathogen that infects over ∼200,000 people and causes ∼100,000 deaths per year globally. Treating A. fumigatus infections is particularly challenging because of the recent emergence of azole-resistance. The majority of studies focusing on the molecular mechanisms underlying azole resistance have examined azole-resistant isolates. However, isolates that are susceptible to azoles also display variation in their sensitivity, presenting a unique opportunity to identify genes contributing to azole sensitivity. Here, we used genome-wide association (GWA) analysis to identify loci involved in azole sensitivity by analyzing the association between 68,853 SNPs and itraconazole (ITCZ) minimum inhibitory concentration (MIC) in 76 clinical isolates of A. fumigatus from Japan. Population structure analysis suggests the presence of four distinct populations, with ITCZ MICs distributed relatively evenly across populations. We independently conducted GWA when treating ITCZ MIC as a quantitative trait and a binary trait and identified two SNPs with strong associations that were identified in both analyses. These SNPs fell within the coding regions of Afu2g02220 and Afu2g02140 . We functionally validated Afu2g02220 by knocking it out using a CRISPR/Cas-9 approach, because orthologs of this gene are involved in sterol modification and ITCZ targets the ergosterol pathway. Knockout strains displayed no difference in growth compared to the parent strain in minimal media, yet a minor but consistent inhibition of growth in the presence of 0.15 ug/ml ITCZ. Our results suggest that GWA paired with efficient gene deletion is a powerful and unbiased strategy for identifying the genetic basis of complex traits in A. fumigatus . Importance Aspergillus fumigatus is a pathogenic mold that can infect and kill individuals with compromised immune systems. The azole class of drugs provide antifungal activity against A. fumigatus infections and have become an essential treatment strategy. Unfortunately, A. fumigatus azole resistance has recently emerged and rapidly risen in frequency making treatment more challenging. Our understanding of the molecular basis of azole sensitivity has been shaped mainly through candidate gene studies. Unbiased approaches are necessary to understand the full repertoire of genes and genetic variants underlying azole resistance and sensitivity. Here, we provide the first application of genome-wide association analysis in A. fumigatus in the identification of a gene ( Afu2g02220 ) that contributes to itraconazole susceptibility. Our approach, which combines association mapping and CRISPR/Cas-9 for functional validation of candidate genes, has broad application for investigating the genetic basis of complex traits in fungal systems.

A 61-year-old woman, hospitalized for a persistent cough and dyspnea, had no history of bronchial asthma, but was undergoing chemotherapy for methotrexate-related lymphoproliferative disorder due to rheumatoid arthritis. Her peripheral blood eosinophil count was significantly increased, and chest CT revealed left lower lobe atelectasis and high-attenuation mucus. Bronchoscopy revealed mucous plugs and pathological examination revealed numerous eosinophils and filamentous fungi. Allergic bronchopulmonary mycosis (ABPM) caused by

Abstract Azole resistance of Aspergillus fumigatus is a global problem. The major resistant mechanism is a cyp51A alteration such as mutation(s) in the gene and the acquisition of a tandem repeat in the promoter. Although other azole tolerances and resistant mechanisms such as hmg1 mutation are known, few reports describe studies elucidating non- cyp51A resistance mechanisms. This study explored genes contributing to azole tolerance in A. fumigatus by in vitro mutant selection with tebuconazole, an azole fungicide. After three-round selection, we obtained four isolates with low susceptibility to tebuconazole. These isolates also showed low susceptibility to itraconazole and voriconazole. Comparison of the genome sequences of the obtained isolates and the parental strain revealed a non-synonymous mutation in MfsD (Afu1g11820, R337L mutation) in all isolates. Furthermore, non-synonymous mutations in AgcA (Afu7g05220, E535Stop mutation), UbcD (Afu3g06030, T98K mutation), AbcJ (Afu3g12220, G297E mutation), and RttA (Afu7g04740, A83T mutation), a protein responsible for tebuconazole tolerance, were found in at least one isolate. Clarification by constructing the MfsD R337L mutant suggests that the mutation contributes to azole tolerance. Disruption of the agcA gene and reconstruction of the A83T point mutation in RttA led to decreased susceptibility to azoles. The reversion of T98K mutation to wild type in UbcD led to the level of azole susceptibility comparable to the parental strain. These results suggest that these mutations contribute to lowered susceptibility to medical azoles and to agricultural azole fungicides.

Abstract Human pluripotent stem cells (PSCs) express human endogenous retrovirus type-H (HERV-H), which exists as more than a thousand copies on the human genome and frequently produces chimeric transcripts as long-non-coding RNAs (lncRNAs) fused with downstream neighbor genes. Previous studies showed that HERV-H expression is required for the maintenance of PSC identity, and aberrant HERV-H expression attenuates neural differentiation potentials, however, little is known about the actual of function of HERV-H. In this study, we focused on ESRG, which is known as a PSC-related HERV-H-driven lncRNA. The global transcriptome data of various tissues and cell lines and quantitative expression analysis of PSCs showed that ESRG expression is much higher than other HERV-Hs and tightly silenced after differentiation. However, the loss of function by the complete excision of the entire ESRG gene body using a CRISPR/Cas9 platform revealed that ESRG is dispensable for the maintenance of the primed and naïve pluripotent states. The loss of ESRG hardly affected the global gene expression of PSCs or the differentiation potential toward trilineage. Differentiated cells derived from ESRG-deficient PSCs retained the potential to be reprogrammed into induced PSCs (iPSCs) by the forced expression of OCT3/4, SOX2, and KLF4. In conclusion, ESRG is dispensable for the maintenance and recapturing of human pluripotency.

The pathogenic fungus Aspergillus fumigatus contains galactomannans localized on the surface layer of its cell walls, which are involved in various biological processes. Galactomannans comprise α-(1→2)-/α-(1→6)-mannan and β-(1→5)-/β-(1→6)-galactofuranosyl chains. We previously revealed that GfsA is a β-galactofuranoside β-(1→5)-galactofuranosyltransferase involved in the biosynthesis of β-(1→5)-galactofuranosyl chains. Here, we clarified the entire biosynthesis of β-(1→5)-galactofuranosyl chains in A. fumigatgus . Two paralogs exist within A. fumigatgus : GfsB and GfsC. We show that GfsB and GfsC, in addition to GfsA, are β-galactofuranoside β-(1→5)-galactofuranosyltransferases by biochemicaland genetic analyses.GfsA, GfsB, and GfsC can synthesize β-(1→5)-galactofuranosyl oligomers up to lengths of 7, 3, and 5 galactofuranoses within an established in vitro highly efficient assay of galactofuranosyltransferase activity. Structural analyses of galactomannans extracted from the strains Δ gfsB , Δ gfsC , Δ gfsAC , and Δ gfsABC revealed that GfsA and GfsC synthesized all β-(1→5)-galactofuranosyl residues of fungal-type and O-mannose-type galactomannans, and GfsB exhibited limited function in A. fumigatus . The loss of β-(1→5)-galactofuranosyl residues decreased the hyphal growth rate and conidia formation ability as well as increased the abnormal hyphal branching structure and cell surface hydrophobicity, but this loss is dispensable for sensitivity to antifungal agents and virulence toward immune-compromised mice.

Filamentous fungi produce various bioactive compounds that are biosynthesized by a set of proteins encoded in biosynthetic gene clusters (BGCs). For an unknown reason, large parts of the BGCs are transcriptionally silent under laboratory conditions, which has hampered the discovery of novel fungal compounds. The transcriptional regulation of fungal secondary metabolism is not fully understood from an evolutionary viewpoint. To address this issue, we conducted comparative genomic and transcriptomic analyses using five closely related species of the Aspergillus section Fumigati: Aspergillus fumigatus, Aspergillus lentulus, Aspergillus udagawae, Aspergillus pseudoviridinutans, and Neosartorya fischeri. From their genomes, 298 secondary metabolite (SM) core genes were identified, with 27.4% to 41.5% being unique to a species. Compared with the species-specific genes, a set of section-conserved SM core genes was expressed at a higher rate and greater magnitude, suggesting that their expression tendency is correlated with the BGC distribution pattern. However, the section-conserved BGCs showed diverse expression patterns across the Fumigati species. Thus, not all common BGCs across species appear to be regulated in an identical manner. A consensus motif was sought in the promoter region of each gene in the 15 section-conserved BGCs among the Fumigati species. A conserved motif was detected in only two BGCs including the gli cluster. The comparative transcriptomic and in silico analyses provided insights into how the fungal SM gene cluster diversified at a transcriptional level, in addition to genomic rearrangements and cluster gains and losses. This information increases our understanding of the evolutionary processes associated with fungal secondary metabolism.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Penicillium brasilianum is an environmental filamentous fungus with useful applications in biotechnology. However, human infections caused by P. brasilianum are rare and not well understood. We present the case of a woman in her sixties with poorly controlled diabetes mellitus who was diagnosed with invasive fungal rhinosinusitis (IFRS) and orbital apex syndrome. She underwent endoscopic sinus surgery and received treatment with liposomal amphotericin B. Notably, β-tubulin gene sequencing identified the filamentous fungus as P. brasilianum, and long-term itraconazole administration suppressed IFRS flares. Our findings underscore the need for increased awareness and understanding of rare fungal pathogens in clinical practice.

An aspergilloma is a fungus ball caused by chronic infection of Aspergillus species in a pre-existing cavity, such as a destroyed lung or the sinuses. Patients with pulmonary aspergilloma are at risk of sudden life-threatening hemoptysis. Antifungal therapy is administered to aspergilloma patients who are ineligible for surgery, but its efficacy is limited. Understanding the pathophysiology of aspergilloma is crucial for developing further treatment strategies. The mechanism behind the long-term host response to aspergilloma is poorly understood. We created a novel mouse model to analyze the host response to aspergilloma by implanting a fungus ball of Aspergillus fumigatus into an air-filled subcutaneous cavity. Our findings indicate that a live fungus ball led to tissue invasion, even in immunized mice. When a fungus ball consisting of dead hyphae was implanted, it persisted for over three months and induced pathological findings simulating human aspergilloma, including an inflammatory cell infiltration into the fungus ball and angiogenesis in the cavity wall. Dead fungus ball induced Th1 and Th17 inflammatory cytokines and vascular endothelial growth factor. Neutrophils infiltrated the inside of the fungus ball immediately after implantation, and macrophages surrounded it after a one-week delay. The macrophages around the fungus ball were swollen with phagocytosed fragments of dead hyphae and transformed into foam cells containing fat droplets. We also confirmed in vitro that macrophages were damaged and transformed into foam cells by direct contact with dead hyphae. This model holds promise to provide new insights into the fungal-host interaction during aspergillomas.

Proteasomes are protease complexes essential for cellular homeostasis, and their activity is crucial for cancer cell growth. However, the mechanism of how proteasome activity is maintained in cancer cells has remained unclear. The CNC family transcription factor NRF1 induces the expression of almost all proteasome-related genes under proteasome inhibition. NRF1 and its phylogenetically closest homolog NRF3 are both highly expressed in several types of cancers, such as colorectal cancer. Herein, we demonstrate that NRF1 and NRF3 complementarily maintain basal proteasome activity in cancer cells. A double knockdown of NRF1 and NRF3 impaired the basal proteasome activity in cancer cells and the cancer cell resistance to a proteasome inhibitor anticancer drug bortezomib by significantly reducing basal expression of seven proteasome-related genes, including PSMB3, PSMB7, PSMC2, PSMD3, PSMG2, PSMG3, and POMP. Interestingly, the molecular basis behind these cellular consequences was that NRF3 repressed NRF1 translation by the gene induction of translational regulator CPEB3, which binds to NRF1-3'UTR and decreases polysome formation on NRF1 mRNA. Consistent results were obtained from clinical analysis, wherein patients with cancer having higher CPEB3/NRF3-expressing tumors exhibit poor prognosis. These results provide the novel regulatory mechanism of basal proteasome activity in cancer cells through an NRF3-CPEB3-NRF1 translational repression axis.