華中農(nóng)業(yè)大學關于魚類新型抗菌分子的發(fā)掘與功能研究取得系列進展

 

　　研究團隊通過整合凝膠過濾層析、離子交換層析和質譜鑒定技術，從草魚腸道中分離并鑒定出一個新型抗菌蛋白——白細胞衍生趨化因子2（LECT2）。發(fā)現(xiàn)LECT2除了具有之前報道的免疫調節(jié)活性，在低等脊椎動物中還具有直接殺菌活性和凝集細菌的活性，從而幫助宿主抵御病原菌的感染。與四足動物不同，硬骨魚類的LECT2發(fā)生了基因復制和演化，其中LECT2-a主要表達于系統(tǒng)免疫器官中，而LECT2-b則主要表達于黏膜免疫器官中（Hu et al., Journal of Immunology, 2022a）。進一步研究發(fā)現(xiàn)LECT2-b能夠調控宿主腸道菌群穩(wěn)態(tài)，敲降LECT2-b表達則會導致腸道菌群紊亂，條件致病菌含量增加，其中氣單胞菌的增加尤為顯著，進而引發(fā)腸道炎癥；注射回補LECT2-b重組蛋白能夠減輕敲降LECT2-b導致的腸道炎癥，重建腸道菌群穩(wěn)態(tài)。進一步研究表明，帶正電荷的LECT2-b會優(yōu)先靶向和殺傷帶較多負電荷的病原菌而非益生菌，這可能是LECT2-b能夠調控宿主腸道菌群穩(wěn)態(tài)的重要機制（Hu et al., Journal of Immunology, 2023）。該研究系統(tǒng)地探究了脊椎動物LECT2，特別是硬骨魚類的LECT2在抗菌免疫中的新功能，解析了草魚LECT2-b調控腸道菌群穩(wěn)態(tài)的功能和作用機制，為利用免疫效應因子防控魚類細菌性疾病提供了理論依據(jù)和候選分子。

 

　　此外，研究團隊系統(tǒng)探究了脊椎動物補體分子C3a、C4a和C5a的抗菌功能，發(fā)現(xiàn)脊椎動物C3a、C4a和C5a的結構較為保守，但所帶凈電荷呈現(xiàn)顯著趨異演化，是其抗菌活性的決定因子，通過將中性或帶負電荷的氨基酸點突變?yōu)閹д姾傻陌被峥梢宰専o抗菌活性的C3a、C4a和C5a源多肽轉變?yōu)榭咕?，此研究為來源于補體分子C3a、C4a和C5a的抗菌肽的分子設計奠定了重要的理論基礎（Zhang et al., Journal of Immunology, 2022b）。研究團隊還發(fā)現(xiàn)草魚C3a能夠通過IgM+B細胞表面的受體C3aR顯著促進IgM+B細胞的吞噬活性，且C3a碳末端的α-螺旋具有完整的促吞噬功能，這不僅揭示了魚類C3a的新功能，還為通過分子設計將C3a以及C5a（均具有顯著的免疫調節(jié)活性）開發(fā)為疫苗分子佐劑奠定了理論基礎（Ma et al., Frontiers in Immunology, 2022）。

 

　　華中農(nóng)業(yè)大學水產(chǎn)學院已畢業(yè)博士生胡亞珍、已畢業(yè)碩士生馬自有以及張旭杰副教授分別為相關論文的第一作者，張永安教授和張旭杰副教授為論文的共同通訊作者。

 

　　上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系及湖北洪山實驗室重大項目等資助。