粘孢子蟲病是影響我國鯉科魚類飼料生產(chǎn)性能的重要因素,以吉陶單極蟲為代表的粘孢子蟲在魚類寄生階段形成具有堅硬殼瓣(主要成分幾丁質(zhì))的孢子,因此具有極強(qiáng)的抗藥性。此外,由于粘孢子蟲抗原性極弱,我國乃至全球均缺乏安全有效的防控藥物。
近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所水產(chǎn)動物飼料創(chuàng)新團(tuán)隊周志剛研究員及其團(tuán)隊成員針對這一難題,經(jīng)過近5年與多家單位協(xié)同攻關(guān),研制了水產(chǎn)養(yǎng)殖微生物環(huán)境來源幾丁質(zhì)降解酶,證實了吉陶單極蟲的分類地位、并從機(jī)理上揭示了魚類寄生過程分子適應(yīng)機(jī)制,為我國防控以吉陶單極蟲為代表的粘孢子蟲病提供了重要理論參考。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《基因組生物學(xué)與進(jìn)化(Genome Biology and Evolution)》上。吉陶單極蟲基因組顯示了其強(qiáng)大的幾丁質(zhì)合成能力,但未發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)降解相關(guān)編碼基因,該結(jié)果證明了其孢子在養(yǎng)殖環(huán)境釋放后須完全依賴于外源動力來實現(xiàn)其孢子殼的降解,承擔(dān)分解者角色的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境微生物推測起著重要作用??蒲袌F(tuán)隊曾從粘孢子蟲病爆發(fā)漁塘通過篩菌、基因克隆及異源表達(dá)等手段研制出具有吉陶單極蟲孢子殼降解功能的幾丁質(zhì)酶ChiCD3,并找到豐富的幾丁質(zhì)酶編碼基因片段,間接驗證了這一推測。該酶同時具有內(nèi)外切酶活性,具有極強(qiáng)的幾丁質(zhì)酶降解能力,為粘孢子蟲病防治提供了潛在藥物參考,同時也被開發(fā)成一種新型水產(chǎn)飼用酶制劑。
科研人員進(jìn)一步對吉陶單極蟲基因組及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,與兩個營自由生活的刺胞動物水螅及海葵(Nematostellavectensis)進(jìn)行比較后,發(fā)現(xiàn)吉陶單極蟲是通過大幅度削減其分解代謝通路來適應(yīng)寄生生活的:吉陶單極蟲主要通過分泌蛋白酶及(宿主)蛋白酶抑制劑來完成宿主營養(yǎng)素消化,依賴內(nèi)吞及次級載體完成吸收。由于吉陶單極蟲具有缺乏經(jīng)典及補(bǔ)償性厭氧代謝與糖異生路徑,缺乏從前體物質(zhì)合成脂肪酸、氨基酸及核苷酸的能力及對相關(guān)大分子水解活性不足的特點(diǎn),因此其必須寄生在魚體內(nèi)營養(yǎng)素及氧(尤其葡萄糖)高度豐富的特殊微生境中,該結(jié)論與病理解剖所觀察到其腸道黏膜下層的寄生部位相互吻合。(通訊員 王苑)
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