鲤鱼皮肤黏液蛋白质组学分析揭示抗大肠杆菌感染的免疫防御机制

本研究针对水产养殖中细菌感染导致的经济损失问题，通过TMT标记定量蛋白质组学技术（LC-MS/MS）解析鲤鱼（Cyprinus carpio）皮肤黏液在E. coli感染后的差异表达蛋白（DEPs）。鉴定出375个DEPs（273上调/102下调），包括核糖体蛋白、膜联蛋白（Annexin）和角蛋白等关键免疫相关分子，功能富集分析显示其参与细胞骨架调控、先天免疫和代谢通路。该研究为开发新型抗菌策略提供了分子靶点，对水产病害防控和抗生素耐药性治理具有重要意义。

　　

水产养殖业长期面临细菌性疾病的威胁，其中大肠杆菌（Escherichia coli）等病原体引发的感染可导致鱼类大规模死亡，造成严重经济损失。鱼类皮肤黏液作为抵御病原入侵的第一道防线，含有丰富的免疫活性物质，但其分子防御机制尚未完全阐明。巴基斯坦白沙瓦鱼类养殖场的鲤鱼（Cyprinus carpio）因E. coli感染频发而遭受损失，这促使科哈特科技大学（KUST）的研究团队开展了一项突破性研究。

研究人员采用TMT（Tandem Mass Tags）标记结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，对比分析了E. coli感染48小时后鲤鱼皮肤黏液的蛋白质组变化。实验选取体重500-700克的鲤鱼，通过腹腔注射1.5×10⁸ CFU/mL的E. coli建立感染模型，以磷酸盐缓冲盐水（PBS）注射组作为对照。采用超声破碎法提取黏液蛋白，经胰蛋白酶消化后，通过高效液相色谱（HPLC）分级和Q Exactive HF-X质谱仪进行分析，数据通过Proteome Discoverer软件匹配鲤鱼蛋白质数据库进行鉴定。

TMT-based proteomics分析

研究共鉴定2882个可比蛋白质，其中375个为差异表达蛋白（DEPs）。上调蛋白（如40S/60S核糖体蛋白、膜联蛋白和角蛋白）主要参与免疫应答，而下调蛋白（如细胞因子分泌调控蛋白）可能与免疫抑制相关。

功能富集分析

GO分析显示DEPs显著富集于细胞代谢（如"actin cytoskeleton regulation"）、免疫防御（如"complement activation"）等生物过程。KEGG通路分析揭示PPAR信号通路（map03320）和吞噬体形成（map04145）等关键免疫通路被激活。亚细胞定位表明44个线粒体蛋白异常表达，提示能量代谢重编程参与抗感染响应。

关键蛋白的免疫作用

显著上调的U6 snRNA相关Sm样蛋白LSM5可能通过调控RNA剪接增强免疫基因表达；细胞分裂调控蛋白Cdc42 homolog通过激活p38 MAPK通路促进炎症反应；膜联蛋白（Annexin）家族通过钙离子依赖性膜修复机制直接抑制细菌侵袭；而角蛋白（Keratin type I）的孔隙形成能力可能破坏病原体膜结构。

讨论与意义

该研究首次系统揭示了鲤鱼皮肤黏液抗E. coli感染的蛋白质组特征，发现黏液不仅作为物理屏障，更通过动态调控核糖体蛋白、细胞骨架组分和急性期反应蛋白形成多层次防御网络。特别值得注意的是，膜联蛋白和角蛋白等结构蛋白表现出非经典免疫功能，这为开发新型抗菌制剂提供了新思路。研究建立的TMT定量技术体系为水产动物黏膜免疫研究提供了方法学范式，相关发现对理解脊椎动物黏膜免疫的进化保守性具有理论价值。论文发表于《Comparative Immunology Reports》，为水产病害绿色防控策略的开发奠定了分子基础。