全新抗菌蛋白首次揭示！胡泽汗等Science发文，告

作者：张馨予

全新抗菌蛋白首次揭示！胡泽汗等 Science 发文，告诉你肠道为了抗菌到底有多努力……

全新抗菌蛋白

来源：丁香学术 2021-11-11 12:59

哺乳动物的肠道存在一个复杂的微生物群落，包含细菌、真菌、病毒和寄生虫等。虽然说该群落主要由对消化至关重要的共生细菌组成，但也包括机会致病菌和明显的致病细菌和真菌，这些微生物的存在对机体带来了多方面的免疫挑战，例如，蠕虫可引起肠上皮损伤，并引起肠道细菌对组织的侵袭。为了应对这些不同的微生物挑战，肠上皮细胞会产生多种抗菌蛋白（AMPs），这些抗菌蛋白

全新抗菌蛋白首次揭示！胡泽汗等Science发文，告

哺乳动物的肠道存在一个复杂的微生物群落，包含细菌、真菌、病毒和寄生虫等。虽然说该群落主要由对消化至关重要的共生细菌组成，但也包括机会致病菌和明显的致病细菌和真菌，这些微生物的存在对机体带来了多方面的免疫挑战，例如，蠕虫可引起肠上皮损伤，并引起肠道细菌对组织的侵袭。

为了应对这些不同的微生物挑战，肠上皮细胞会产生多种抗菌蛋白（AMPs），这些抗菌蛋白分泌并覆盖在肠上皮的粘液层，限制细菌与上皮的接触，并可通过靶向微生物的细胞壁或细胞膜结构来快速灭活微生物。

美国德克萨斯大学西南医学中心的 Lora V. Hooper 课题组胡泽汗和张晨璐等研究人员在国际顶级杂志 Science 在线发表了题为 Small proline-rich protein 2A is a gut bactericidal protein deployed during helminth infection 的研究性文章，他们筛选并鉴定了一种新型肠道抗菌蛋白 SPRR2A（Small proline-rich protein 2A），并通过一系列的体内外实验探究了其在机体肠道微生物组成调控以及限制致病性细菌感染的内在机制，强调了该蛋白在肠道寄生虫蠕虫感染条件下的保护作用。

总之，这项研究不仅能加深并拓展对肠道与微生物相互作用分子机制的理解，也为将来开发新的预防和治疗相关疾病的药物和方法提供理论依据。

SPRR2A 在小鼠肠道的杯状细胞和潘氏细胞中高表达

在前期的研究中，通过比较分析无菌小鼠在定植肠道微生物前后肠上皮细胞的转录组信息，该团队发现 SPRR2A（Small proline-rich protein 2A）的表达在肠道菌群定植以及病原菌感染情况下会显着上调，这也提示该蛋白在菌群定植和抵御感染层面可能发挥着重要的作用。

为了验证这一假设，研究人员系统检测了小鼠体内多个组织和器官中的 SPRR2A 的表达，发现其在与外界环境接触的组织中含量最为丰富，包括胃肠道、膀胱和皮肤。在肠道中，SPRR2A 在肠上皮细胞（IEC）中特异高表达。进一步的研究发现 SPRR2A 存在于杯状细胞和潘氏细胞内的分泌颗粒样结构中，提示 SPRR2A 可能分泌到肠腔中，后续他们也在粪便和结肠粘液层中检测到 SPRR2A 的存在。总之，这些观察结果表明，小鼠 SPRR2A 在肠分泌上皮细胞中选择性表达，并可分泌到肠腔中。

SPRR2A 通过膜渗透作用靶向革兰氏阳性菌

为了检测 SPRR2A 的杀菌活性，研究人员制备了重组人 SPRR2A，并对其进行纯化。随后，他们将纯化的 SPRR2A 添加到包括革兰氏阳性和革兰氏阴性菌的肠道共生菌和致病菌中。结果发现，革兰氏阳性菌，包括罗伊氏乳杆菌、粪肠球菌等对其敏感；相比之下，革兰氏阴性菌，如大肠杆菌和柠檬酸杆菌等，对 SPRR2A 具有耐药性。因此，SPRR2A 是一种选择性杀死革兰氏阳性细菌的新型抗菌蛋白。

为了了解 SPRR2A 是如何杀死细菌的，他们使用透射电子显微镜观察了革兰氏阳性细菌在 SPRR2A 干预下的形态变化，发现了其细胞壁损伤和细胞质渗漏，表明 SPRR2A 通过渗透细菌膜来杀死细菌。

后续的实验还发现 SPRR2A 与带有负电荷脂类的脂质体结合，这反映了大多数细菌膜的酸性特征。为了检测 SPRR2A 是否会破坏细菌膜结构，他们将纯化的 SPRR2A 添加到脂质体中，通过负染色电镜观察到的脂质体被完全破坏，只剩下膜碎片。这些结果表明，SPRR2A 能够破坏膜，但内在的机制不同于其他已知微生物诱导的 AMPs。

Sprr2a-/-小鼠肠道微生物群发生改变

上述实验证实了 SPRR2A 的杀菌能力，也提示着 SPRR2A 可能具有调节肠道微生物群组成、细菌与肠道表面的接触、病原体定植的功能。

为了在体内检测这些效应，他们首先构建了缺乏 SPRR2A 的小鼠 Sprr2a-/-。野生型和 Sprr2a-/-小鼠肠道菌群的 16S rRNA 基因序列分析结果表明，Sprr2a-/-小鼠小肠内革兰氏阳性菌丰度增加；同时，随着时间的推移，类杆菌（一类革兰氏阴性细菌）的数量在减少。这与上述的发现也是一致的，即 SPRR2A 选择性地杀死革兰氏阳性细菌，并且 SPRR2A 能够塑造小肠腔内细菌群落的组成。