Natterin通过CRFB1/Gbp4介导途径，同时连接IFN-φ1信号通路和非典型炎症小体通路，从而激活Caspy2介导的抗菌免疫反应

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Natterin bridges IFN-φ1 and non-canonical inflammasome pathways via CRFB1/Gbp4 to license Caspy2-mediated antibacterial immunity

干扰素信号与非经典炎症小体激活在斑马鱼抗沙门氏菌免疫中起关键作用，Natterin作为上游调控分子整合两者。摘要：Natterin缺失导致干扰素-φ1（IFN-φ1）信号和 Caspy2/GBP4 非经典炎症小体通路中断，显著削弱斑马鱼对沙门氏菌的免疫应答，增加死亡率，验证其作为免疫核心调控分子的作用。

　　Natterin蛋白家族在鱼类免疫系统中扮演着重要角色，这一蛋白家族在进化过程中表现出高度的保守性，是脊椎动物中一类重要的免疫效应分子。尽管Natterin在多种鱼类和无脊椎动物中被发现具有抗病原体和环境应激的功能，但其在宿主防御中的更广泛调控机制仍不清楚。本研究通过使用CRISPR/Cas9技术构建Natterin基因敲除（KO）胚胎，并结合多种实验手段，包括实时定量PCR（RT-qPCR）、蛋白质印迹（Western blotting）、免疫组化（IHC）和行为学分析，揭示了Natterin在协调类型I干扰素（IFN-I）信号通路与非经典炎性小体激活中的关键作用。研究发现，Natterin的缺失导致ST感染引发的IFN-I反应完全丧失，包括干扰素调节因子（IRF3和IRF7）以及IFN-φ1受体（crfb1）的表达下降。这一现象进一步影响了LPS传感器GBP4的表达和炎症性半胱天冬酶（Caspy和Caspy2）的蛋白水解成熟，从而阻断了下游的GSDME基因表达，这可能抑制了细胞膜孔的形成。此外，IFN-I信号的中和在野生型胚胎中也导致了IL-1β和IFN-β蛋白定位的缺失，其表现与Natterin缺失的胚胎类似。功能性分析显示，这种干扰显著增加了ST感染后的死亡率，并加剧了病原体引发的病理变化。

研究还指出，Natterin不仅是一个效应分子，更是一个关键的调控因子，能够整合IFN-I和炎性小体信号通路，协调宿主的免疫反应。在哺乳动物中，ST感染通常通过NAIP/NLRC4和NLRP3炎性小体激活，进而引发caspase-1/11依赖的焦亡。然而，鱼类缺乏NAIP/NLRC4复合物，但它们仍然能够通过IL-1β、IFN-I和炎性小体相关基因来有效抵御ST感染。在这一过程中，Natterin的参与至关重要。研究发现，Natterin的缺失不仅抑制了IFN-I信号通路的启动，还影响了炎性小体相关基因的表达，包括GBP4、Caspy2和GSDME-a/b。这些基因的表达缺失表明，Natterin在协调非经典炎性小体激活中起到了桥梁作用，为宿主提供了一种有效的防御机制。

研究还揭示了Natterin在调控GSDME介导的细胞孔形成中的作用。GSDME-a和GSDME-b是鱼类中两种主要的气体导素（gasdermin）亚型，它们在炎性小体激活后被切割，从而形成细胞膜孔，释放IL-1β并导致K+外流。在Natterin缺失的胚胎中，这两种亚型的表达被完全抑制，表明Natterin在这一关键步骤中不可或缺。同时，研究发现，在Natterin缺失的情况下，caspase-3和caspase-8的表达未受到影响，这表明细胞凋亡通路在此过程中并未被激活，进一步支持了GSDME介导的焦亡是主要的防御机制。

本研究通过一系列实验，包括CRISPR/Cas9基因编辑、RT-qPCR、Western blotting和免疫组化，系统地验证了Natterin在协调IFN-I和炎性小体信号通路中的核心作用。研究结果表明，Natterin的缺失不仅导致IFN-I信号的失效，还破坏了炎性小体的激活，进而影响了宿主对ST感染的免疫反应。这些发现为理解鱼类先天免疫系统的复杂调控机制提供了新的视角，并揭示了其与哺乳动物免疫机制之间的进化相似性。

研究还进一步探讨了Natterin在调控关键免疫信号通路中的作用。例如，通过RT-qPCR分析，发现Natterin对IRF3和IRF7的转录激活至关重要，这些因子在ST感染后显著上调。然而，在Natterin缺失的胚胎中，这些因子的表达水平显著降低，表明Natterin在启动IFN-I信号通路中发挥了重要作用。此外，研究还发现，Natterin对STING的表达也有一定的调控作用，但其作用并非完全依赖于STING，而是可能通过其他机制实现。这一发现为理解Natterin在不同免疫信号通路中的具体作用提供了新的线索。

在非经典炎性小体激活方面，Natterin的缺失导致GBP4、Caspy2和GSDME-a/b等关键分子的表达水平显著下降，这表明Natterin在这些分子的转录调控和蛋白成熟过程中起到了至关重要的作用。这些分子的缺失不仅影响了宿主对ST的防御能力，还导致了细胞膜孔的形成受阻，进而影响了IL-1β的释放和K+的外流。这一结果表明，Natterin在非经典炎性小体激活中不仅作为上游调控因子，还作为执行者，直接参与了细胞死亡和免疫应答的调控。

此外，研究还发现，在Natterin缺失的胚胎中，GBP1的表达被显著上调，这可能是一种补偿机制，试图弥补GBP4表达的缺失。然而，这种补偿并未恢复正常的免疫功能，表明GBP1在非经典炎性小体激活中的作用有限。同时，研究还发现，crfb2（IFN-φ3的受体）在所有实验条件下均未表达，这进一步强调了IFN-φ1/crfb1轴在鱼类抗菌防御中的关键地位。

研究还通过行为学分析揭示了Natterin在宿主免疫反应中的重要性。ST感染导致了胚胎的运动能力下降，而在Natterin缺失或IFN-I信号被中和的情况下，这种运动能力的下降更加严重。这表明，Natterin不仅在免疫反应的分子层面起作用，还在宿主行为和生理状态的调控中具有重要意义。

综上所述，本研究揭示了Natterin在鱼类先天免疫系统中的核心作用，它不仅是IFN-I和炎性小体信号通路之间的桥梁，还作为关键的上游调控因子，协调了宿主的免疫应答。这一发现不仅加深了我们对鱼类免疫机制的理解，也为研究哺乳动物中的类似调控网络提供了重要的参考。未来的研究可以进一步探索Natterin在其他病原体感染中的作用，以及其在不同物种中的功能保守性，这可能为开发新的免疫调控策略提供理论依据。