线虫丝氨酸蛋白酶抑制剂 SPI-I8：调控宿主炎症反应的新机制与潜在疗法

为探究线虫免疫调节分子作用机制，研究人员研究 SPI-I8，发现其抑制 NF-κB 信号，可缓解小鼠炎症，意义重大。

　　在生命的微观战场上，寄生虫与宿主之间时刻都在上演着一场没有硝烟的 “战争”。寄生虫为了生存和繁衍，会想尽办法逃避宿主免疫系统的攻击，而宿主则不断进化出各种防御机制来对抗寄生虫入侵。在这场漫长的 “斗争” 中，寄生线虫展现出了独特的本领 —— 它们能够巧妙地操纵宿主的免疫系统，甚至还能缓解宿主的炎症性疾病。然而，长期以来，科学家们虽然知道线虫的一些效应分子（effector molecules）在免疫调节中发挥着重要作用，但对于这些分子究竟是如何施展 “魔法” 的，却知之甚少。这就好比我们看到了一场精彩魔术的结果，却对魔术背后的秘密一无所知。这种认知上的空白，就像一堵高墙，阻碍了我们进一步理解宿主 - 寄生虫之间的相互作用，也限制了我们开发基于线虫免疫调节机制的新型疗法。

为了揭开这个神秘的面纱，浙江大学预防兽医学研究所、浙江省预防兽医学重点实验室、动物科学学院等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在线虫丝氨酸蛋白酶抑制剂 I8（serine protease inhibitor I8，SPI-I8）上，深入探究它在调节宿主炎症和免疫反应中的作用机制。最终，这项研究取得了重大突破，相关成果发表在《Communications Biology》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过免疫沉淀 - 质谱（IP-MS）技术，从绵羊皱胃壁组织中筛选出与 SPI-I8 相互作用的宿主蛋白；利用酵母双杂交系统，进一步验证这些蛋白之间的相互作用；采用定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR），检测基因的表达水平；构建小鼠炎症性肠病（如葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎）和败血症（脂多糖诱导的全身炎症）模型，在体内验证 SPI-I8 的免疫调节作用 。

下面让我们详细看看研究人员的重要发现：

• SPI-I8 在圆线虫中高度保守：研究人员首先预测了主要寄生线虫中 SPI-I8 的直系同源物，发现其主要存在于圆线虫目（Strongylida）线虫中。通过序列和结构分析，揭示了这些预测的 SPI-I8 直系同源物在序列和结构上具有高度保守性，这表明该蛋白在这些寄生虫中可能具有共同的免疫生物学作用。
• SPI-I8 与宿主蛋白相互作用：免疫沉淀 - 质谱和酵母双杂交实验表明，SPI-I8A/B 能够与绵羊 E3 泛素蛋白连接酶 makorin-1（MKRN1）和活化蛋白 C 激酶 1 受体（RACK1）特异性相互作用 。进一步研究发现，SPI-I8 与哺乳动物的 RACK1 和 MKRN1 也存在相互作用，且结构建模和分子对接显示，SPI-I8A/B，尤其是 SPI-I8B，会与 RACK1 竞争结合 MKRN1。
• SPI-I8 抑制宿主 NF-κB 信号通路：由于 RACK1 是 NF-κB 信号通路的负调节因子，研究人员推测 SPI-I8 可能通过 NF-κB 通路抑制宿主炎症。实验结果证实，SPI-I8 的两种亚型均能降低 NF-κB 的转录因子活性以及细胞核中 p65 蛋白的丰度，其中非经典亚型 SPI-I8B 还能降低相关炎症基因的 mRNA 水平，这表明线虫 SPI-I8 在哺乳动物细胞中间接抑制 NF-κB 信号通路 。
• SPI-I8 增强 RACK1 对 NF-κB 信号的抑制活性：研究发现，虽然 MKRN1 过表达不会影响 rack1 基因的转录，但会降低 RACK1 对 NF-κB 活性的抑制作用。有趣的是，SPI-I8B 能够缓解 MKRN1 对 RACK1 的抑制，减少 MKRN1 介导的 RACK1 多聚泛素化，从而增强 RACK1 对 NF-κB 信号的抑制作用。
• SPI-I8B 劫持 MKRN1 介导的 RACK1 多聚泛素化：研究人员证实 RACK1 在 MKRN1 的介导下发生多聚泛素化，且 SPI-I8B 也会被 MKRN1 多聚泛素化。通过对 RACK1 结构域的研究发现，SPI-I8B 能够结合 RACK1 的 WD40 重复序列，阻断 RACK1 的多聚泛素化。进一步筛选发现，RACK1 上的 K183 和 K185 残基是 MKRN1 介导多聚泛素化的关键位点，SPI-I8B 能够抑制这两个位点的多聚泛素化 。
• SPI-I8 减少小鼠炎症性疾病症状：在小鼠实验中，给予重组巴西日圆线虫（Nippostrongylus brasiliensis）SPI-I8（rNb-SPI-I8）能够显著减轻葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎对结肠长度的影响，还能提高脂多糖（LPS）诱导的败血症小鼠的存活率，这表明 SPI-I8 能够抑制局部和全身炎症以及疾病进展。

综合来看，研究人员发现了一种保守的线虫小丝氨酸蛋白酶抑制剂 SPI-I8，它在小鼠模型中能够有效抑制局部和全身炎症，并阐明了其通过劫持 NF-κB 信号负调节因子的多聚泛素化来发挥作用的机制。这一发现为理解寄生线虫的免疫调节剂提供了新的视角，也为开发用于缓解人类过度炎症相关疾病的线虫疗法带来了新的希望。然而，目前仍有一些问题有待进一步研究，比如 SPI-I8 在体内的递送、吸收、分布、代谢和消除情况，以及 SPI-I8B 中未鉴定的元件或结构域是否具有抗蛋白酶活性，是否对其在 NF-κB 信号通路依赖的炎症中的作用有贡献等。尽管如此，这项研究无疑为未来的研究奠定了坚实的基础，有望推动 “蠕虫疗法”（worm therapy）的发展，为治疗炎症和免疫相关疾病开辟新的道路。