南湖新聞網(wǎng)訊(通訊員 胡亞珍)華中農(nóng)業(yè)大學國家特色淡水魚產(chǎn)業(yè)技術體系細菌病防控崗位科學家張永安教授領銜的魚類免疫與病害防控團隊長期關注魚類免疫效應因子的發(fā)掘與功能研究,以期高效利用免疫效應因子防控魚類病害。近來,團隊從比較免疫學的視角系統(tǒng)探究了細胞因子LECT2和補體分子C3a、C4a和C5a的抗菌活性、抗菌機制及其演化規(guī)律,研究結果相繼發(fā)表于免疫學經(jīng)典期刊Journal of Immunology(2022a,2022b,2023),授權國家發(fā)明專利兩件。
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。