嗜水气单胞菌效应蛋白Hcp1通过NCOA4介导的铁蛋白自噬触发硬骨鱼脾巨噬细胞铁死亡

嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）是水产养殖重要病原，但其诱导宿主铁死亡（ferroptosis）的效应蛋白尚未明确。中国研究人员通过构建hcp1基因缺失株，发现T6SS分泌效应蛋白Hcp1通过双重机制（NCOA4介导的铁蛋白自噬和FPN1泛素化）引发铁超载，同时破坏GSH/GPX4抗氧化系统，最终导致硬骨鱼脾巨噬细胞铁死亡。该研究首次揭示Hcp1在细菌致病中的关键作用，为水产病害防控提供新靶点。

　　

嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）是水产养殖业的"隐形杀手"，每年造成数十亿元经济损失。这种革兰氏阴性菌不仅能引发鱼类败血症，还可感染人类，其致病机制与铁代谢异常密切相关。有趣的是，感染该菌的鱼类肝脏、头肾和脾脏会出现明显的含铁血黄素沉积，暗示铁超载可能是其致病的关键。更令人惊讶的是，研究人员发现嗜水气单胞菌竟能诱导鱼体脾脏巨噬细胞发生铁死亡（ferroptosis）——一种铁依赖性的特殊细胞死亡方式。当巨噬细胞"铁死亡"后，其吞噬功能和铁回收能力大幅下降，反而成为细菌扩散的"帮凶"。虽然已知细菌分泌的效应蛋白是幕后黑手，但具体是哪些蛋白在"作祟"仍是个谜。

为破解这个谜团，中国的研究团队开展了一项创新研究。他们首先筛选了嗜水气单胞菌的多种分泌效应蛋白，意外发现来自VI型分泌系统（T6SS）的溶血素共调节蛋白Hcp1具有显著促铁死亡活性。通过构建hcp1基因缺失株（Δhcp1），研究人员证实Hcp1是细菌诱导铁死亡的关键效应蛋白。深入机制研究发现，Hcp1通过"双管齐下"的方式引发细胞内铁超载：一方面通过核受体共激活因子4（NCOA4）介导的铁蛋白自噬（ferritinophagy）促进铁蛋白降解，释放大量游离Fe²⁺；另一方面通过促进铁转运蛋白FPN1泛素化，阻断铁离子外排。更巧妙的是，Hcp1还能通过刺激线粒体活性氧（ROS）产生，耗竭细胞内谷胱甘肽（GSH），进而抑制谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性，最终阻断脂质ROS清除通路。这项研究首次揭示Hcp1通过NCOA4-ferritinophagy轴触发铁死亡的分子机制，相关成果发表在《Fish 》期刊上。

研究采用多项关键技术：通过同源重组构建hcp1基因缺失株；利用重组蛋白（rHcp1）处理巨噬细胞；采用流式细胞术检测脂质ROS和铁离子水平；通过免疫印迹分析铁蛋白和NCOA4表达；使用铁螯合剂和自噬抑制剂进行功能验证。实验样本为草鱼（Ctenopharyngodon idella）脾脏原代巨噬细胞。

【A. hydrophila Hcp1基因敲除】
研究人员设计特异性引物，通过重叠PCR构建hcp1基因上下游同源臂，将其插入pDM4-Kan质粒，最终成功获得Δhcp1菌株，为后续功能研究奠定基础。

【鉴定Hcp1作为触发草鱼脾巨噬细胞铁死亡的效应蛋白】
筛选发现，在多种效应蛋白中，仅rHcp1能显著诱导巨噬细胞脂质ROS积累。Δhcp1菌株的铁死亡诱导能力明显弱于野生型，证实Hcp1的核心作用。

【讨论】
该研究首次将细菌T6SS效应蛋白与脊椎动物铁死亡联系起来。Hcp1通过调控NCOA4-ferritinophagy通路，同时破坏铁代谢和抗氧化系统，形成"双重打击"机制。这不仅解释了嗜水气单胞菌的致病新机制，还为开发靶向Hcp1的疫苗或抑制剂提供了理论依据。

这项研究的突破性在于：首次在硬骨鱼中发现细菌效应蛋白诱导的铁死亡；阐明Hcp1-NCOA4-ferritinophagy轴的全新致病通路；为水产养殖病害防控提供了特异性分子靶点。未来针对Hcp1的干预策略，或将成为对抗嗜水气单胞菌感染的有力武器。