秀丽隐杆线虫DBL-1/BMP免疫信号通路通过肠道效应分子调控肠道菌群组成的机制研究

这篇研究揭示了秀丽隐杆线虫（C. elegans）中DBL-1/BMP信号通路通过调控scl-2、lys-7等肠道效应基因，特异性控制肠杆菌科（Enterobacteriaceae）定植的分子机制。通过RNA-seq和基因功能验证，首次构建了从神经免疫信号到肠道抗菌效应的完整调控网络，为宿主遗传因素塑造微生物组提供了新模式。

　　

ABSTRACT

研究团队通过比较野生型、dbl-1和sma-3突变体以及dbl-1过表达株的RNA-seq数据，发现DBL-1/BMP信号通路显著影响742个免疫相关基因（Cluster 1）的表达，其中scl-2、lys-7等5个肠道特异性分泌蛋白被确认为关键效应分子。这些基因编码的蛋白包括富含半胱氨酸的SCL-2、溶菌酶LYS-7、C型凝集素CLEC-52/66以及核酸酶NUC-1，均含有信号肽提示其直接作用于肠腔微生物。

RESULTS

Altered gene expression downstream of DBL-1/BMP perturbations includes microbiome-modulated immune genes

定量PCR验证显示，在CeMbio复杂菌群环境下，这5个基因在野生型中表达上调2-5倍，而在sma-3突变体中该诱导效应消失。值得注意的是，nuc-1在突变体中仍保持基础表达，暗示其受多通路调控。基因集富集分析揭示Cluster 1显著富集针对革兰氏阴性菌的C型凝集素（P<0.001），而Cluster 2则富集解毒相关基因，表明DBL-1通过差异调控免疫亚群实现精准菌群控制。

Intestinal contributions of putative DBL-1 targets to Enterobacter gut colonization

使用红色荧光标记的CEent1菌株（Enterobacter hormaechei）进行定植实验发现，所有5个基因突变体均显示肠道荧光信号增强，其中nuc-1突变体的定植量甚至超过sma-3突变体（P<0.001）。通过VP303肠道特异性RNAi株系验证，除clec-66外其余4个基因的肠上皮敲除即可重现突变表型，证实其肠道自主功能。尤为关键的是，在dbl-1突变背景下进行基因敲除不会产生叠加效应，支持这些效应分子位于DBL-1信号下游的级联通路。

Identified effectors are important for Enterobacteriaceae control in the context of a complex community

16S测序显示，在CeMbio复杂群落中，scl-2和nuc-1突变使肠杆菌科相对丰度提升3.2倍（P<0.01），而lys-7突变仅导致1.8倍变化。VRBG选择性培养实验进一步证实，nuc-1突变使肠杆菌CFU增加4.7倍，占总菌量比例从野生型的7%升至28%。这种"剂量效应"提示不同效应分子可能通过协同作用实现对Enterobacteriaceae的多层次控制。

DISCUSSION

该研究首次解析了DBL-1/BMP通路从神经元到肠道的跨组织调控机制：神经分泌的DBL-1配体通过SMA-3转录激活肠道抗菌网络，其中NUC-1核酸酶展现出独特的"双模式"调控——既受DBL-1诱导又可独立发挥作用。与果蝇中Diptericin抗菌肽的特异性调控类似，这些发现支持"免疫通路-效应分子-菌群亚群"的精准对应关系。特别值得注意的是，人类Reg3α（CLEC-52同源物）已被证明可调节肠道炎症，暗示该调控机制可能在进化上保守。

MATERIALS AND METHODS

实验采用12株CeMbio标准菌群构建微生物组模型，通过Illumina MiniSeq完成16S V4区测序（约11,000 reads/样本）。RNA-seq采用kallisto-Sleuth流程分析，使用WormCat进行功能注释。定植定量采用创新性的双校正法：先通过ImageJ计算荧光强度/体长比，再经VRBG选择性培养验证，确保数据可靠性。所有突变体均经过三代回交以避免背景干扰。