2月26日和3月9日，Nature新子刊Communications Biology在线连续报道了海洋生物多样性与进化研究所进化与发育生物学团队关于抗细菌和抗病毒天然免疫中的最新研究成果。
第一篇题为“ELAVL1a is an immunocompetent protein that protects zebrafish embryos from bacterial infection”。研究人员发现，斑马鱼胚胎中的ELAVL1a蛋白不仅作为一种模式识别受体可以识别细菌固有的病原相关分子模式LTA和LPS，而且能够作为一种效应分子，抑制革兰氏阳性和阴性菌的生长。随后，研究人员还证明ELAVL1a的c端181-242位的62个残基对ELAVL1a的抗菌活性至关重要。此外，通过点突变技术发现疏水残基Val192/lle193和带正电荷的残基Arg203/Arg204是影响rELAVL1a抗菌活性功能的决定因素。更重要的是，将rELAVL1a显微注射到胚胎中可以显著提高其对致病性嗜水气单胞菌的抵抗能力，而同时注入抗ELAVL1a抗体或通过Morpholino进行基因敲降，以降低胚胎中ELAVL1a含量，会让胚胎抗菌能力明显下降。该研究证实ELAVL1a是一个母源性LTA和LPS结合蛋白,可以通过结合和杀死细菌来保护斑马鱼早期胚胎抵御病原菌的侵袭，这是关于ELAVL1a功能的一个新发现，也为理解ELAVL1a的生物学作用提供了一个新的角度。
倪守胜博士为上述论文的第一作者，进化与发育生物学团队张士璀教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金和国家重大研发计划等课题的资助。
图1 rELAVL1a的抗菌活性及其对细菌结构的影响。a，rELAVL1a抗菌活性的液体抑菌法检测；b，rELAVL1a抗菌活性的抑菌圈法检测；c，电子显微镜观察rELAVL1a对细菌的作用。
第二篇题为“Bmp8a is an essential positive regulator of antiviral immunity in zebrafish”。病毒是一种极具感染性和传染性的病原微生物。当病毒感染机体后, 机体会通过激活免疫系统来进行防御。天然免疫系统是机体保护自身免受病原侵害的第一道防线，这个过程受到很多抗病毒调控因子的调控，因此发现新的抗病毒调节因子有助于我们认知病毒和宿主的互作，并为抗病毒治疗提供新的思路。本研究中，研究人员通过对bmp8a纯合突变体和野生型斑马鱼进行转录组测序分析发现差异基因主要富集在TNF signaling pathway,RIG-I-like receptor signaling pathway及NF-κB signaling pathway等与抗病毒天然免疫调控密切相关的信号通路，这暗示Bmp8a可能是抗病毒天然免疫中一个新的调控因子。在体外培养的细胞过表达Bmp8a显著抑制了GCRV（Grass carp reovirus）病毒在细胞中的复制，而bmp8a基因敲除则明显提高了斑马鱼受病毒攻击后的死亡率。接着，运用分子、细胞和遗传等途径阐明了斑马鱼Bmp8a在抗病毒天然免疫调控中的分子机制，首次证明Bmp8a是斑马鱼抗病毒天然免疫调控中一个新的正向调控因子。其调控抗病毒天然免疫的过程如下：斑马鱼受到病毒感染时，Bmp8a通过Ifn-γ-Jak-Stat1途径被激活表达, 然后Bmp8a与Alk6a结合，诱导p38 MAPK磷酸化，进而增强Tbk1和Irf3的磷酸化，最终激活I型干扰素的表达，启动抗病毒免疫反应。本研究对于揭示BMP8a参与斑马鱼乃至其它物种的抗病毒免疫应答的调控机制具有重要意义，也为抗病毒治疗提供了新靶点。
钟慎杰博士为上述论文的第一作者，进化与发育生物学团队刘振辉教授和张士璀教授为该论文的通讯作者。本项研究得到了国家自然科学基金和国家重大研发计划等课题的资助。
图2 Bmp8a在抗病毒天然免疫中作为正向调控因子的示意图。
本文涉及的研究论文：
(1) Ni, S., Zhou, Y., Song, L. et al. ELAVL1a is an immunocompetent protein that protects zebrafish embryos from bacterial infection. Commun Biol4, 251 (2021). https://doi.org/10.1038/s42003-021-01777-z
(2) Zhong, S., Li, H., Wang, YS. et al. Bmp8a is an essential positive regulator of antiviral immunity in zebrafish. Commun Biol 4, 318 (2021). https://doi.org/10.1038/s42003-021-01811-0
