近日，由国家农业（水禽）产业技术体系岗位科学家、四川农业大学程安春/刘马峰教授团队和福建师范大学欧阳松应教授团队合作在中科院一区Top期刊Advanced Science上发表题为“Structural Basis and Mechanism of a Unique Haemophore in the Haem-iron Acquisition by Riemerella anatipestifer（一种新型血红素载体蛋白参与鸭疫里默氏杆菌血红素摄取的结构基础及作用机制）”的研究论文。该研究以鸭疫里默氏杆菌为代表，在黄杆菌目中鉴定了一种新型的血红素载体蛋白RhuH，并解析了其独特的结构特征和作用机制，为深入理解黄杆菌目细菌对血红素的摄取机制提供了新的见解。
铁离子是大多数细菌生长代谢过程中所必需的关键营养元素，参与多种重要的生命活动。在脊椎动物宿主，血红素是最丰富的铁储存库，其中约70%以血红蛋白的形式存在。为了获取血红素，革兰氏阴性菌通常依赖血红素摄取系统，该系统由血红素载体蛋白、TonB依赖性血红素受体、TonB复合物和ABC转运体共同组成。目前已鉴定出五种不同类型的血红素载体蛋白，但在黄杆菌目中尚未发现与之相似的序列或结构。本研究在鸭疫里默氏杆菌中发现了一种新型血红素载体蛋白RhuH。该蛋白以二聚体形式存在（图1a-c），其单体结构由7个α螺旋和13条反向平行β链组成的β桶状结构组成（图1d）。这一结构与其他已知血红素载体蛋白显著不同， RhuH的同源物在黄杆菌目中广泛分布，并且这些同源蛋白在结构和功能上高度保守。
图1 RhuH的三维结构
（a）RhuH二聚体结构；（b）RhuH二聚体界面相互作用的放大视图；（c）RhuH 蛋白的表面电荷。蓝色表示正电荷，红色表示负电荷。（d）不同角度展示RhuH单体结构。
在铁离子限制条件下，RhuH通过外膜囊泡分泌，并以两种可能的形式从宿主血红蛋白中高亲和力地夺取血红素（图2）：（a）经菌体分泌的外膜囊泡裂解释放出RhuH，RhuH从宿主血红蛋白中夺取血红素，并将结合的血红素转递给相应的外膜血红素受体；（b）定位于外膜囊泡表面的RhuH直接从宿主血红蛋白中夺取血红素，随后外膜囊泡通过膜融合的方式将血红素转运回细菌胞内以供利用。
图2 血红素载体蛋白RhuH的作用模式图
四川农业大学动物医学院博士研究生王梦莹、福建师范大学生命科学学院张丹丹博士为论文共一作者，福建师范大学欧阳松应教授、四川农业大学动物医学院程安春教授和刘马峰教授为论文的共同通讯作者，“登峰计划”本科生姚弈舟参与了该研究工作。该研究团队长期聚焦于鸭疫里默氏杆菌与宿主“营养免疫”方面的研究。该研究得到了国家自然科学基金（32172851）、四川省自然科学基金（2024NSFSC0034）、国家现代农业产业技术体系（CARS-42-17）等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1002/advs.202412202
