弧菌是海洋環境中普遍存在的一類嗜鹽性細菌，具有廣泛的遺傳多樣性和很強的環境适應性；大部分弧菌是海洋微生物群落的正常組成部分，可利用瓊脂、幾丁質和纖維素等大分子多糖作為碳源，在海洋有機碳循環中發揮重要作用；同時部分弧菌種類卻是海洋養殖動物和人類的病原菌，由此可造成巨大的經濟損失和引發公共衛生安全問題，故其毒力機制研究備受關注。
瓊脂糖酶是一類能催化分解瓊脂多糖的酶的總稱，已在食品工業等領域廣泛應用于瓊脂寡糖的制備；海洋微生物是瓊脂糖酶的重要來源之一，它們通過編碼瓊脂糖酶以使自身更好地利用海洋環境中的瓊脂多糖等有機物，在滿足生存、繁殖的同時也促進了海洋有機碳的循環。
伟德国际1916备用网址2017級碩士研究生劉宇鵬等從大量的海洋弧菌中篩選得到一株能高效降解瓊脂的閃沙弧菌（Vibrio astriarenae）HN897，測定其上清液酶活時發現具有瓊脂酶活性；為查明其降解瓊脂的分子機制，進一步破譯了HN897全基因組序列（這是第一株完整測序的閃沙弧菌菌株）；生物信息學分析發現，HN897編碼較多的糖苷水解酶(GlycosideHydrolases，GHs)，其中包括8個潛在的分屬于GH50與GH16家族的瓊脂糖酶基因；通過基因敲除和回補實驗發現，GH16家族的Vas1_1339是負責HN897降解瓊脂的關鍵基因。研究結果不僅揭示了閃沙弧菌降解瓊脂的分子機制，而且也為工業上制備的活性高的瓊脂糖酶制品奠定了工作基礎。相關結果已發表在微生物學國際期刊《Frontiersin Microbiology》（中科院分區2區）上。
圖.1 閃沙弧菌HN897降解瓊脂關鍵基因Vas1_1339的鑒定（圖注請見原文）
III型分泌系統（Type III secretion system, T3SS）是許多病原細菌中保守存在的“注射器狀”的毒力裝置，其通過分泌效應蛋白（毒力蛋白）至宿主細胞内而發揮毒力效應。盡管T3SS的結構蛋白在不同細菌之間相對保守，但是效應蛋白卻千差萬别，甚至在同一種細菌的不同株之間亦存在差異。已被證實，T3SS是部分弧菌種類的重要毒力因子。
伟德国际1916备用网址2017級碩士研究生吳超等從我國華南和江蘇沿海地區分離了多個種類的弧菌，利用基因組步移等技術獲得了60多株弧菌T3SS效應蛋白編碼區的序列，揭示了它們編碼的效應蛋白種類和數量在不同弧菌之間以及同一弧菌不同種之間存在差異；同時發現了不同弧菌菌株的細胞毒性差異不僅與其編碼的效應蛋白種類有關，還與其細胞黏附也密切相關。研究結果不僅有助于揭示不同海洋弧菌菌株之間毒力存在差異性的内在機制，而且有助于研發針對性的小分子防控藥物。相關研究結果發表在微生物學國際期刊《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》（中科院分區2區）上。
圖.2 不同海洋弧菌T3SS所編碼的效應蛋白類型及數量的示意圖（圖注請見原文）
劉宇鵬和吳超兩位同學是伟德国际1916备用网址趙哲教授團隊（海洋生物技術團隊）的碩士研究生。該團隊近期主要圍繞暗紋東方鲀生長、抗病、抗逆等産業所需求性狀的遺傳基礎、海洋微生物（弧菌和病毒）環境适應性及其緻病機理、海洋微生物驅動生源要素循環的作用及機制開展研究，目前正承擔的主要科研項目有國家重點研發計劃（藍色糧倉科技專項）、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和江蘇省現代農業産業技術體系等項目10餘項。
相關文章信息：
1、Liu Y,Jin X, Wu C, Zhu XY, Liu M, Call DR, Zhao Z*. Genome-wideidentification and functional characterization of β-agarases in Vibrio astriarenaestrain HN897.Front Microbiol. 2020. doi: 10.3389/fmicb.2020.01404
2、Wu C,Zhao Z*, Liu Y, Zhu XY,Liu M, Luo P, Shi Y. Type III Secretion 1 effector gene diversity amongVibrio isolates from coastal areas in China.Front Cell Infect Microbiol. 2020. doi:10.3389/fcimb.2020.0030
