虹鳟鱼septin基因家族的系统鉴定及其在弧菌和嗜水气单胞菌感染中的免疫调控机制研究

本研究针对虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)养殖中由Vibrio anguillarum和Aeromonas salmonicida引发的重大病害问题，首次系统鉴定了34个septin基因家族成员，通过系统发育分析将其分为SEPT2/3/6/7四个亚组。研究发现这些具有保守GTP结合域(G1/G3/G4 motifs)的细胞骨架蛋白在细菌感染后呈现组织特异性表达模式，揭示了septin在硬骨鱼先天免疫调控中的关键作用，为水产病害防控提供了新靶点。

　　

在虹鳟鱼养殖业面临弧菌和嗜水气单胞菌感染造成重大经济损失的背景下，中国海洋大学的研究团队开展了一项开创性研究。这两种病原体分别导致弧菌病和疖疮病，每年造成全球虹鳟鱼养殖业数百万美元损失。更棘手的是，现有防控手段效果有限，而作为细胞骨架重要组成部分的septin蛋白家族在哺乳动物免疫中已被证实发挥关键作用，但在鱼类中的功能仍属未知。这项发表在《Fish》期刊的研究，首次系统揭示了虹鳟鱼septin基因家族的免疫调控机制。

研究人员采用比较基因组学方法，结合BLAST同源搜索和系统发育分析，从虹鳟鱼基因组中鉴定出34个septin基因。通过qRT-PCR技术检测了健康状态下各组织的基线表达谱，并建立了V. anguillarum和A. salmonicida感染模型，分析不同时间点多个免疫相关组织中septin基因的动态表达变化。

研究结果显示，虹鳟鱼septin基因家族可分为SEPT2、SEPT3、SEPT6和SEPT7四个亚组，均含有典型的GTP结合域，包括G1(GxxGxGKST)、G3(DxxG)和G4(xKxD)基序。这些基因在健康虹鳟鱼中呈现明显的组织特异性表达模式。在细菌感染后，不同亚组的septin基因表现出差异化的调控特征：SEPT2亚组在肝脏和肠道中显著上调；SEPT3亚组在脾脏和鳃组织中响应强烈；SEPT6和SEPT7亚组则在肾脏和脑部呈现特异性激活。值得注意的是，多个septin基因在感染早期(6-12小时)即出现快速诱导表达，暗示其可能参与先天免疫的早期识别和应答。

讨论部分指出，虹鳟鱼septin基因家族通过物种特异性基因复制事件显著扩张，这种扩张可能增强了其对水生病原体的免疫防御能力。研究首次证实鱼类septin不仅参与细胞分裂等基础生物学过程，还在抗细菌免疫中发挥重要作用。特别值得关注的是，不同亚组septin在特定组织的差异表达模式，可能反映了其在免疫屏障组织（如鳃和肠道）与免疫效应组织（如脾脏和肾脏）中的功能分化。

这项研究填补了硬骨鱼septin基因家族功能研究的空白，为理解鱼类免疫防御机制提供了新视角。发现的多个响应细菌感染的septin基因，有望成为水产养殖抗病育种的潜在分子标记。研究还提示，通过调控septin介导的细胞骨架重塑过程，可能开发出新型鱼类病害防控策略。论文通讯作者Haishen Wen强调，后续研究将聚焦于关键septin基因的免疫功能验证及其信号通路解析。