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在水产养殖中，抗菌肽（AMPs）对动物免疫防御意义重大。为挖掘中华哲水蚤的 AMPs，研究人员结合组学与机器学习筛选基因，最终鉴定出 7 种候选 AMPs，其中 GAP1 和 Big Defensin 抗菌活性强。这为开发 AMP 类水产药物助力。
在水产养殖蓬勃发展的当下，病害问题却如影随形，严重制约着产业的可持续发展。传统抗生素的滥用，不仅导致病原菌耐药性不断增强，还对养殖环境和水产品质量安全造成极大威胁。在此背景下，寻找新型、高效、安全的抗菌替代品迫在眉睫。抗菌肽（Antimicrobial Peptides，AMPs）作为生物体内天然免疫防御系统的重要组成部分，因其具有高效广谱抗菌、免疫调节等诸多优势，成为水产养殖领域的研究热点。然而，目前对水生动物抗菌肽的研究还不够深入，尤其是在头足类动物中，相关研究更是稀缺。中华哲水蚤（Octopus sinensis）作为我国重要的经济头足类动物，在养殖过程中常因免疫抑制而遭受有害病原菌侵袭，疾病频发。但学界对其抗菌肽的了解极为有限，这严重阻碍了针对中华哲水蚤病害防控的有效策略开发。为填补这一空白，探索中华哲水蚤的免疫防御机制，研究人员开展了对中华哲水蚤抗菌肽基因的筛选与初步分析研究。该研究成果发表在《Fish》杂志上，为水产养殖病害防控提供了新的思路和潜在方案，对推动水产养殖业的健康发展意义重大 。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从公共抗菌肽数据库（APD3）收集大量已知的 AMPs 序列，构建用于序列比对的索引数据库，以中华哲水蚤基因组（ASM634580v1）为基础，利用 TBLASTN 算法预测潜在的 AMP 序列；其次，结合转录组数据，对筛选出的序列进行进一步分析，明确其表达差异；最后，运用机器学习算法对数据进行处理，从众多候选序列中精准筛选出具有抗菌潜力的基因。
抗菌肽基因筛选
研究人员从公共抗菌肽数据库（APD3）收集了 3167 条假定的 AMP 序列，以中华哲水蚤基因组（ASM634580v1）构建索引数据库，通过 TBLASTN 算法预测基因组中的潜在 AMP 序列，并依据 APD3 数据库注释进行分类。这一高通量筛选方法，为后续研究奠定了坚实基础。
中华哲水蚤 AMP 家族分析
经多序列比对，研究人员在中华哲水蚤基因组中鉴定出 105 个候选 AMP 基因，这些基因被进一步归类到 19 个不同家族，包括 Histones、Thrombin-derived C-terminal Peptides（TCP）、Scolopendin 等。丰富的 AMP 家族类型，暗示了中华哲水蚤免疫防御机制的多样性和复杂性。
基于基因组和转录组的 AMP 筛选
随着高通量测序技术的发展，研究人员借助基因组和转录组数据，高效筛选 AMP。在众多水生动物中，已有相关研究成果，如在海马（Hippocampus erectus）、鞍带石斑鱼（Epinephelus lanceolatus）等鱼类中发现大量 AMP。在此基础上，研究人员结合中华哲水蚤肝胰腺和白体转录组的差异表达结果，运用机器学习算法，最终确定了 7 种候选抗菌肽。
研究人员成功从中华哲水蚤基因组中筛选出 105 个假定的 AMP 衍生基因，并鉴定出 7 种具有良好抗菌活性的候选抗菌肽，其中 GAP1 和 Big Defensin 表现最为突出，在低浓度下（分别为 5 - 10 μM 和 3.2 - 12.9 μM）就能对大肠杆菌（Escherichia coli）、副溶血性弧菌（Vibro parahaemolyticus）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）等四种细菌展现出抗菌活性。这一研究首次系统地对中华哲水蚤的抗菌肽基因进行了筛选和分析，为深入了解中华哲水蚤的免疫防御机制提供了关键依据。同时，研究鉴定出的具有强抗菌活性的候选抗菌肽，为开发基于 AMP 的水产药物提供了重要的理论支持和潜在药物靶点，有望解决水产养殖中的病害难题，推动水产养殖业向绿色、可持续方向发展。但该研究也存在一定局限性，比如仅对部分常见病原菌进行了抗菌活性测试，未来可进一步拓展测试病原菌的种类和范围；同时，在抗菌肽的作用机制方面，还需开展更深入的研究，以全面揭示其在中华哲水蚤免疫防御中的作用机制，为水产养殖病害防控提供更精准、有效的策略 。
