近日，Cell综合性开源子刊iScience以“A bacterial pathogen senses host mannose to coordinate virulence”为题，在线报道了我校生物工程学院王启要教授团队的最新研究成果。
爱德华氏菌病是由杀鱼爱德华氏菌(Edwardsiella piscicida)引起并危害全球海水养殖鱼类健康养殖的首要病害之一，将引发鱼类大量死亡，对我国水产养殖业造成重大经济损失。因此，深入阐明爱德华氏菌在鱼类中的致病机制是开发各种新型高效防控措施的重要基础。
糖代谢是为生物体生长提供能量的基础代谢之一。病原菌往往一方面利用糖代谢生产ATP，促进生长繁殖；另一方面利用糖代谢过程产生的代谢物作为信号分子，调控代谢过程和毒力系统表达，从而促进感染过程。从杀鱼爱德华氏菌野生毒株出发，本论文首先利用mariner家族转座子构建了一个插入位点确定的杀鱼爱德华氏菌突变株文库(Defined transposon insertion mutant library)。利用该文库和转座子插入测序技术在不同培养基、巨噬细胞以及大菱鲆条件下对生长/定植相关的条件必需基因进行系统筛选，发现在该菌中甘露糖代谢显著影响其在鱼体内的定植。研究人员进一步研究发现，爱德华氏菌通过其编码的甘露糖PTS (磷酸烯醇式丙酮酸转移酶)系统，感知环境中存在的甘露糖，并将其磷酸化生成甘露糖-6磷酸，并转运至胞内(图1)。体内的一种新型转录调控因子EvrA能直接与甘露糖-6磷酸结合并受其调控，增强与DNA结合能力，激活由EsrB和EsrC介导的三型分泌系统(T3SS)和六型分泌系统(T6SS)的表达，进而调控杀鱼爱德华氏菌在宿主体内的定植过程，并造成系统性感染（图1）。该研究首次报道了病原菌通过感知环境中的甘露糖调控毒力系统表达，为水产养殖病害防控技术开发提供理论指导。
图1：杀鱼爱德华氏菌感知宿主来源的甘露糖并调控其毒力表达的示意图
围绕着海水养殖业主要病害，我校相关课题组紧扣“病原菌如何感知水产养殖环境和鱼类宿主生理变化并进行条件致病”主题，较为系统研究了相关病原菌感知包括温度、渗透压、pH、盐离子等鱼体内、外多种理化和生理信号变化并协调其中主要毒力系统T3SS和T6SS等表达和相关效应蛋白分泌的分子机制（图2），基本阐明造成鱼类病害发生的机理，并进行了减毒活疫苗的理性分子设计，相关研究成果发表在iScience,Proceedings of the National Academy of Science of the United State of America,PLoS Pathogens,mBio,Environmental Microbiology和Virulence等主流期刊，并获得多项国家发明专利授权和国家一类新兽药证书，相关疫苗产品也获得产业化应用，推动了我国海水养殖鱼类免疫防治体系的构建。
图2：杀鱼爱德华氏菌感知环境变化并调控毒力表达和效应分子分泌示意图
我校魏立帆博士生为本论文第一作者，王启要教授为通讯作者，华东理工大学为第一完成单位。本研究得到生物工程学院张元兴教授、刘琴教授和哈佛医学院Matthew Waldor教授的大力支持。本研究成果受到国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项、农业农村部国家海水鱼现代农业产业技术体系和国家自然科学重点基金等项目经费共同资助完成。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004219303669?via%3Dihub
