補體是宿主非特異性免疫的重要組成部分，在清除入侵病原菌中起到關鍵作用。然而，許多病原菌可抵抗補體的殺菌作用，稱為血清抗性。血清抗性菌往往具有耐藥性，故可同時逃避宿主血清補體和抗生素的雙重殺菌作用，引起難以控制的感染。雖然發現血清抗性已有100余年歷史，但如何有效控制血清抗性病原菌尚不明朗。
我校生命科學學院彭宣憲和李惠教授課題組、彭博教授課題組，與附屬第三醫院張天托教授課題組、陳壯桂教授課題組等合作，發現細菌血清抗性機制與調控方法，研究結果新近發表于Nature Communications （Nature Communications，2019; 10:3325）。
甘氨酸促進補體殺菌作用的分子機制
課題組基于前期在逆轉細菌耐藥性的研究中所創建的重編代謝組學理論和應用（Cell Metabolism, 2015, 21, 249–261; Proc Natl Acad Sci USA, 2018, 115, E1578-E1587），發現血清抗性菌最重要的代謝特征為甘氨酸-絲氨酸-蘇氨酸代謝通路顯著下調，采用外源甘氨酸、絲氨酸或蘇氨酸重編細菌代謝組，可以大大提高對血清補體的敏感性，同時也可以提高對抗生素的敏感性。其主要機制為外源甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸促進三羧酸循環中α-酮戊二酸的積累，以抑制ATP合酶；同時高濃度甘氨酸抑制嘌呤通路合成ATP; 使ATP合成的兩條主要途徑同時受到抑制，導致ATP生成下降；進而下調cAMP/CRP復合物，上調細菌外膜補體結合蛋白HtrE, NfrA和YhcD表達。高濃度的甘氨酸還可以增加質子動力勢，促進血清補體與補體結合蛋白的結合，逆轉血清抗性，實現血清補體高效殺菌（如上圖所示）。甘氨酸促進補體殺菌在人血清、小鼠血清、豬血清、魚血漿和對蝦血漿均獲得相似結果，在BALB/c小鼠和Rag1-/-（無T- 和B- 細胞免疫）細胞缺陷小鼠體內也得到證實，為控制人類和動物養殖病原菌感染提供了新的思路。
該研究不僅在解決百年難題上取得突破性進展，且在機制上有兩個新發現：一是發現一條新的能量代謝調節通路，二是發現代謝物可以優于基因調控來主導物質代謝流向。
該研究主要在藍色糧倉科技創新重點專項（2018YFD0900501/4）和基金委（U1701235, 31822058, 31770045, 41276145）的資助下完成。我校生命科學學院為第一作者單位；生命科學學院特聘副研究員程志學、2014屆博士畢業生郭昌，附屬第三醫院陳壯桂教授為共同第一作者；生命科學學院彭宣憲、彭博、李惠教授，附屬第三醫院張天托教授為共同通訊作者。
