揭秘 MoxR：鸭疫里默氏杆菌致病与抗逆的关键 “密码”，开启疫苗研发新方向

为解决鸭疫里默氏杆菌（R. anatipestifer）感染机制不明等问题，华中农业大学研究人员开展 MoxR 对其影响的研究。结果发现 MoxR 影响细菌抗逆性和致病性。该研究为理解致病机制、研发疫苗提供依据，值得科研人员一读。

　　

在养鸭的世界里，有一种细菌就像隐藏在暗处的 “小恶魔”，时刻威胁着鸭子们的健康，它就是鸭疫里默氏杆菌（Riemerella anatipestifer，简称R. anatipestifer ）。这是一种革兰氏阴性菌，长得像短杆，还带着 “小包裹”（荚膜）。它特别狡猾，能藏在感染动物的大脑、肝脏、心脏和血液等各种组织里，一旦感染，鸭子们就会出现纤维素性渗出、肝周炎、脑膜炎和脾肿大等症状，养鸭人看了心疼不已。

鸭疫里默氏杆菌引发的鸭传染性浆膜炎在全球都有发生，对养鸭业的打击可不小。为了对抗这个 “小恶魔”，科学家们一直在努力寻找它致病的秘密。之前，研究人员发现了鸭疫里默氏杆菌基因组里的双组份系统 PhoPR，还知道它和细菌的致病性有关。通过多组学分析，又发现 PhoP 能直接调控一些基因的表达，其中就包括moxR基因，这个moxR基因位于拟杆菌耐氧（Bacteroides aerotolerance，Bat）操纵子里。不过，MoxR在鸭疫里默氏杆菌里到底起什么作用，还是个未解之谜。

为了揭开这个秘密，华中农业大学的研究人员在《Veterinary Research》期刊上发表了一篇名为 “MoxR effects as an ATPase on anti-stress and pathogenicity of Riemerella anatipestifer” 的论文。研究人员发现，MoxR作为一种 ATP 酶（能利用 ATP 水解产生的能量来干活的酶），对鸭疫里默氏杆菌应对压力和致病能力影响很大。这一发现，就像是找到了对抗鸭疫里默氏杆菌的新 “武器”，为理解它的致病机制提供了新方向，也给研发新疫苗带来了希望。

在这场探索之旅中，研究人员用了不少厉害的技术方法。他们用 PCR 技术（聚合酶链式反应，能快速扩增特定的 DNA 片段 ）来扩增基因，构建各种菌株；通过实时荧光定量 PCR（qPCR，能精准测量基因表达量）分析基因的转录水平；用 ATP 水解实验来检测MoxR蛋白的 ATP 酶活性；还做了细菌生长曲线分析、应激实验、细胞黏附和侵袭实验，以及动物感染实验，从不同角度观察鸭疫里默氏杆菌在各种情况下的表现。

研究人员首先想看看MoxR到底是个什么样的 “角色”，于是对它进行了全面分析。通过 Blast 比对发现，Bat 操纵子的核苷酸序列在不同的鸭疫里默氏杆菌菌株里相似度很高，超过 90%，MoxR的氨基酸序列保守性更是突出。进一步分析发现，MoxR的 N 端有 ATP 酶结构域，包含 Walker A、Walker B 和 Sensor I 等重要基序，这些基序对它结合和水解 ATP 很关键；C 端有个 AAA 结构域，虽然具体功能还不太清楚，但可能和与底物蛋白相互作用有关。进化树分析显示，鸭疫里默氏杆菌的MoxR和脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）的关系比较近。预测MoxR的亚细胞定位发现它是一种细胞质蛋白。为了验证MoxR的 ATP 酶功能，研究人员表达并纯化了His? - MoxR融合蛋白，ATP 水解实验表明，MoxR确实具有 ATP 酶活性，随着His? - MoxR和 ATP 浓度增加，反应体系里的磷酸基团浓度也升高。

接着，研究人员开始构建各种菌株，就像打造不同的 “小战士”，来研究MoxR的功能。他们构建了moxR基因缺失突变株（ΔmoxR）、互补株（CΔmoxR）、敲低株（WT::moxRi）和过表达株（WT::moxR） 。用 PCR 和 qPCR 技术确认这些 “小战士” 身份后，就开始研究MoxR对 Bat 操纵子的影响。qPCR 分析发现，ΔmoxR菌株里 Bat 操纵子的转录增加了；而往野生型（WT）或 ΔmoxR菌株里导入外源moxR基因后，Bat 操纵子基因的转录又下调了。这说明MoxR能下调 Bat 操纵子的转录，而且MoxR的表达参与了 Bat 操纵子转录的调控。

致病菌在感染宿主的过程中会遇到各种压力，就像游戏里的重重关卡。研究人员想知道MoxR在鸭疫里默氏杆菌应对这些压力时起什么作用，于是开展了应激实验。结果发现，和野生型菌株比起来，ΔmoxR菌株对热应激的抵抗力下降了，但对氧化应激的抵抗力增强了。给 ΔmoxR菌株补充moxR基因后，它对热应激的抵抗力恢复了，可对氧化应激的抵抗力又明显下降。WT::moxR菌株对热应激的抵抗力增强了，但对氧化应激的抵抗力降低了。研究人员还发现，敲除 Bat 操纵子里的batA基因后，菌株抵抗氧化应激的能力也变弱了。这一系列结果表明，MoxR和鸭疫里默氏杆菌抵抗热应激和氧化应激的能力密切相关，Bat 操纵子在抵抗这些压力中也起着重要作用。

MoxR对鸭疫里默氏杆菌的生长有没有影响呢？研究人员测量了不同菌株的生长曲线。结果显示，ΔmoxR菌株的生长速度比野生型慢，给它补充moxR基因后，生长速度又加快了。WT::moxR菌株的生长速度比野生型快很多，而 WT::moxRi菌株的生长速度比野生型慢。这说明MoxR对鸭疫里默氏杆菌的生长和增殖很重要。

在鸭疫里默氏杆菌感染宿主的过程中，MoxR又扮演着什么角色呢？研究人员用鸭胚成纤维细胞（DEF）做黏附和侵袭实验，发现 ΔmoxR菌株对 DEF 细胞的黏附和侵袭效率比野生型低，这表明MoxR在鸭疫里默氏杆菌黏附和侵袭细胞的过程中发挥着作用。在动物感染实验中，研究人员把 WT 和 ΔmoxR菌株接种到小鸭体内，发现感染后 24 小时和 48 小时，ΔmoxR菌株在小鸭心脏、肝脏、脾脏、大脑和血液等组织里的细菌载量比野生型低很多。而且，感染野生型菌株的小鸭很快就出现症状，死亡率高；感染 ΔmoxR菌株的小鸭症状出现得晚，死亡率也低。计算得出野生型菌株的半数致死量（LD??）是 1.57×10? CFU，ΔmoxR菌株的LD??是 5.38×10 CFU，这说明 ΔmoxR菌株的致病性明显降低，MoxR在鸭疫里默氏杆菌感染宿主的过程中起着关键作用。

综合这些研究结果，研究人员发现MoxR在鸭疫里默氏杆菌的生长、抗应激和致病过程中都扮演着重要角色。MoxR能调控 Bat 操纵子的转录，影响细菌对热应激和氧化应激的抵抗能力；还对细菌的生长和增殖有影响，参与细菌黏附和侵袭细胞、在宿主体内的适应和增殖过程。

在讨论部分，研究人员还提到，鸭疫里默氏杆菌有很多血清型，不同血清型之间没有交叉保护作用。目前的灭活疫苗虽然有一定效果，但成本高，而且对不同血清型的交叉保护有限。减毒活疫苗是个不错的选择，不过需要找到合适的疫苗菌株和保护性抗原。MoxR在不同血清型的鸭疫里默氏杆菌里都比较保守，又和致病性有关，这让它成为研发针对多种血清型鸭疫里默氏杆菌减毒疫苗的热门候选基因。

这项研究就像一盏明灯，照亮了我们对抗鸭疫里默氏杆菌的道路。它不仅让我们更深入地了解了鸭疫里默氏杆菌的致病机制，还为研发新疫苗提供了重要的理论依据。相信在科学家们的努力下，未来一定能找到更有效的方法，保护鸭子们免受鸭疫里默氏杆菌的侵害，让养鸭业健康发展。