黑头鱼（Sebastes schlegelii）SsGSDMEa介导的细胞焦亡在杀鱼巴斯德氏菌感染中的作用机制研究

　　为解决杀鱼巴斯德氏菌（PDP）感染导致鱼类坏死的分子机制问题，中国科学院海洋研究所团队聚焦黑头鱼SsGSDMEa介导的细胞焦亡（pyroptosis）通路，发现SsCASP3/9/10通过切割SsGSDMEa特异性位点（如261 NVVD264 ）激活焦亡，揭示了PDP利用宿主程序性死亡逃逸免疫的新策略，为水产病原防控提供新靶点。

　　

在海洋水产养殖业中，杀鱼巴斯德氏菌（Photobacterium damselae subsp. piscicida, PDP）引发的败血症是导致黑头鱼（Sebastes schlegelii）大规模死亡的主要原因。这种病原体通过诱导宿主细胞坏死性死亡形成典型病灶，但其分子机制长期不明。尤其值得注意的是，哺乳动物中gasdermin（GSDM）家族介导的细胞焦亡（pyroptosis）已被证实与病原感染密切相关，而鱼类仅有GSDME同源基因，其功能分化与调控机制却鲜有研究。这成为理解鱼类免疫防御与病原互作的关键科学问题。

针对这一空白，中国科学院海洋研究所的研究团队以黑头鱼为模型，系统解析了SsGSDMEa在PDP感染中的激活机制及其生物学意义。研究发现，PDP通过上调SsCASP3/9/10表达，特异性切割SsGSDMEa产生具有焦亡活性的N端片段（NT₂₆₄
和NT₂₄₉
），最终触发宿主细胞膜孔形成和炎症反应。该成果发表于《Aquaculture》，首次揭示了鱼类GSDMEa在细菌感染中的双重调控网络，为水产动物抗病育种提供了理论依据。

关键技术方法
研究采用基因组BLAST比对鉴定黑头鱼GSDME同源基因；通过原核表达纯化获得SsCASP3/9/10重组蛋白；利用位点突变和截断体构建分析SsGSDMEa切割位点（如₂₀₃
IESD₂₀₆
）；采用qPCR和Western blot检测PDP感染后基因表达；通过乳酸脱氢酶（LDH）释放实验量化细胞焦亡程度。实验样本来自山东烟台养殖场的健康黑头鱼。

研究结果

Identification of S. schlegelii GSDMEs and analysis of their pyroptotic activity
基因组分析发现黑头鱼仅存在SsGSDMEa和SsGSDMEb两种亚型，缺失GSDMEc。功能实验显示，SsGSDMEa的N端结构域（NTD）可在HEK293T细胞中引发典型焦亡形态（细胞肿胀、膜破裂），而SsGSDMEb无此活性。三维结构预测表明，SsGSDMEa的NTD具有保守的脂质结合口袋，这是执行膜穿孔功能的关键。

Cleavage activation of SsGSDMEa by SsCASP3/9/10
SsCASP3在₂₆₁
NVVD₂₆₄
位点切割SsGSDMEa产生NT₂₆₄
，而SsCASP9/10分别在₂₀₃
IESD₂₀₆
和₂₄₆
IEAD₂₄₉
位点切割生成NT₂₀₆
和NT₂₄₉
。值得注意的是，仅NT₂₆₄
和NT₂₄₉
能诱导焦亡，暗示切割位点选择性与功能输出密切相关。

PDP infection activates SsGSDMEa-mediated pyroptosis in vivo
PDP感染后，黑头鱼脾脏和肾脏中SsGSDMEa及SsCASP3/9/10表达显著上调。体外实验证实，PDP处理的巨噬细胞出现LDH大量释放和细胞膜气泡化，这些表型可被CASP抑制剂Z-VAD-FMK阻断，证明PDP通过宿主CASP-GSDMEa通路驱动焦亡。

讨论与意义
该研究阐明了鱼类GSDMEa的独特激活机制：与哺乳动物GSDMD不同，SsGSDMEa可被多种CASP（而非仅炎症性CASP）切割，且不同切割片段具有功能异质性。这一发现拓展了对脊椎动物GSDM功能演化的认知。实践层面，研究揭示了PDP利用宿主焦亡通路加剧组织损伤的致病策略，为开发靶向GSDMEa/CASP通路的抗菌疗法奠定基础。例如，设计特异性抑制NT₂₆₄
形成的药物可能成为控制水产细菌性疾病的新思路。

研究同时提出未解问题：为何NT₂₀₆
无焦亡活性？是否与其他免疫信号串扰？这些发现激励后续探索鱼类GSDME在炎症调控中的多效性功能。总体而言，该工作为理解硬骨鱼免疫防御机制提供了范式转换，对保障水产养殖业可持续发展具有重要价值。