尼罗罗非鱼免疫应答基因Irg1通过抑制A20激活NF-κB通路的分子机制研究

本研究针对硬骨鱼早期免疫应答中Irg1基因调控NF-κB通路的分子机制这一科学问题，通过构建尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)头肾巨噬细胞模型，结合重组蛋白(r)OnIRG1表达与基因敲降技术，首次揭示Irg1在LPS刺激12小时内通过抑制负调控因子A20激活NF-κB信号通路的关键作用，为脊椎动物免疫代谢调控的进化保守性提供新证据。

　　

在脊椎动物免疫防御体系中，巨噬细胞如同机体的"边防哨兵"，其快速启动的炎症反应是抵御病原入侵的第一道防线。然而这种防御机制如何精准调控，既不过弱导致感染扩散，又不过强引发自身损伤，一直是免疫学研究的核心问题。免疫应答基因1(Irg1)作为巨噬细胞代谢重编程的关键调控因子，虽已知其能产生具有抗炎作用的衣康酸(itaconic acid)，但令人困惑的是，该基因在病原刺激早期却与促炎因子同步上调，这种看似矛盾的现象暗示着Irg1可能具有更复杂的调控机制。特别是在硬骨鱼这类进化地位特殊的脊椎动物中，Irg1的免疫调控功能仍存在大量认知空白。

为解开这一科学谜题，华南师范大学现代水产科学与工程研究所的研究团队以尼罗罗非鱼为模型，开展了一项揭示Irg1调控早期免疫应答分子机制的重要研究。研究人员首先通过生物信息学分析发现，尼罗罗非鱼Irg1(OnIrg1)与人类IRG1具有高度保守的蛋白结构，其编码的473个氨基酸包含甲基柠檬酸循环基因家族(MmgE/PrpD)特征域。利用AlphaFold v2.2.2进行的三维结构预测显示，OnIRG1与人类同源蛋白的均方根偏差(RMSD)仅0.681?，这种惊人的结构相似性暗示着功能的高度保守性。

研究采用多组学联用策略：通过qPCR绘制了OnIrg1在11种健康组织的表达谱，发现其在脾脏、头肾和鳃等免疫相关器官高表达；建立LPS体内刺激模型，动态监测72小时内免疫组织的基因表达变化；成功表达纯化重组(r)OnIRG1蛋白；利用RNA干扰技术构建OnIrg1敲降的巨噬细胞模型。这些技术手段为解析Irg1的早期免疫调控功能奠定了方法学基础。

研究结果部分揭示了一系列重要发现：

1. IRG1基因和蛋白表征：系统发育分析显示OnIRG1与斑马鱼、青鳉等硬骨鱼聚为一支，与哺乳动物形成明显分化，但关键功能域完全保守。

2. 组织分布与诱导表达：LPS刺激后，头肾和脾脏中OnIrg1表达呈现先升高后降低的动态变化，12小时达峰值，与炎症因子表达谱高度同步。

3. 分子机制解析：关键发现在于，在免疫应答初期(12小时)，上调的OnIrg1会特异性抑制NF-κB通路负调控因子A20的表达，从而解除对NF-κB的抑制作用，促使p50/p65异源二聚体入核激活下游炎症因子转录。

在讨论环节，研究人员指出这一发现具有双重意义：进化角度证实了Irg1-NF-κB调控轴在脊椎动物中的保守性；临床应用层面为理解过度炎症反应（如细胞因子风暴）提供了新视角。特别值得注意的是，该研究首次在硬骨鱼模型中揭示Irg1通过"抑制抑制因子"（即抑制A20）这种双重否定式的调控机制激活NF-κB通路，完善了免疫代谢调控的理论框架。

论文发表于《Developmental》期刊的研究不仅为水产动物免疫防控提供分子靶点，更重要的是，通过硬骨鱼这类原始脊椎动物模型，揭示了免疫代谢调控在进化过程中的保守机制。该发现为理解高等脊椎动物（包括人类）的炎症性疾病发病机制提供了新的思路，也为开发靶向Irg1-A20-NF-κB轴的免疫调节药物奠定了理论基础。