布魯氏菌，這個聽起來有些陌生的名字，實則是一種危害巨大的病原體。它引起的布魯氏菌病是全球范圍內最常見的人畜共患病之一，不僅嚴重威脅畜牧業發展，造成牲畜流產和不孕，導致巨大經濟損失，更可感染人類，引發波浪熱、關節炎、腦膜炎等多種慢性消耗性疾病，嚴重影響公共衛生安全。布魯氏菌之所以如此“成功”地制造持續感染，其秘訣在于它獨特的“寄生策略”——它入侵宿主細胞后，并非“流浪”于細胞質中，而是巧妙地“安家”于一個名為內質網(ER)的細胞器內，在那里建立一個被稱為復制性布魯氏菌包含空泡(rBCV)的專屬“復制工廠”。內質網是細胞的“蛋白質合成與質檢中心”，負責合成、折疊和運輸蛋白質。布魯氏菌的“入駐”無疑會擾亂內質網的正常結構和功能，引發所謂的“內質網應激”。面對這種壓力，細胞會啟動一套名為“未折疊蛋白反應”(UPR)的自我調節程序，旨在恢復內質網的穩態。然而，越來越多的證據表明，包括布魯氏菌在內的許多病原體，似乎能夠“劫持”或“利用”宿主的UPR信號通路，為自己創造更有利的復制環境。那么，布魯氏菌究竟是如何做到這一點的？其外膜上那些直接與宿主內質網環境接觸的蛋白質，特別是重要的外膜蛋白(Omp)，是否在其中扮演了關鍵角色？這成為了研究人員亟待解答的科學問題。

本研究的通訊作者團隊在《Journal of Biological Chemistry》上發表論文，深入探究了上述謎題。他們發現，布魯氏菌的一個關鍵外膜蛋白Omp25，竟然是操控宿主UPR、促進自身繁殖和引發炎癥的“幕后推手”。

為了揭示Omp25的作用，研究人員綜合運用了分子與細胞生物學、微生物學及動物模型等多種技術手段。在細胞水平，他們使用了基因過表達、報告基因活性檢測、免疫共沉淀(Co-IP)、免疫印跡(Western blot)、實時熒光定量PCR(RT-qPCR)以及免疫熒光共定位等技術，系統分析了Omp25對UPR三條分支通路（PERK、IRE1α、ATF6）及下游炎癥信號（如NF-κB）的激活作用，并明確了Omp25與內質網伴侶蛋白BiP的直接相互作用。在蛋白質相互作用方面，研究采用了GST pull-down和生物層干涉技術(BLI)驗證結合的特異性與親和力。在感染模型方面，研究人員構建了布魯氏菌流產桿菌(B. abortus)的野生型、omp25基因敲除(Δomp25)及回補菌株，在巨噬細胞系(RAW264.7)中評估了細菌的胞內存活與增殖，并檢測了感染后宿主細胞的UPR與炎癥應答。此外，研究還建立了BALB/c小鼠全身感染模型和C57BL/6孕鼠感染模型，以評估Omp25在動物體內的致病性、組織細菌載量、UPR激活程度以及引起的組織病理損傷（特別是胎盤炎癥）。所有的動物實驗均在中國農業科學院蘭州獸醫研究所的生物安全三級(BSL-3)實驗室中進行，并獲得了相應的倫理批準。

研究人員首先進行篩選，發現過表達Omp25能顯著上調UPR標志基因BiP等的mRNA水平。進一步的報告基因和免疫印跡實驗證實，Omp25能以劑量和時間依賴的方式激活UPR的所有三條核心通路：它增加了磷酸化的PERK(p-PERK)、磷酸化的eIF2α(p-eIF2α)和CHOP蛋白（PERK通路），促進了IRE1α的自磷酸化(p-IRE1α)和XBP1 mRNA的剪接（IRE1α通路），并提升了ATF6蛋白的剪切活化形式ATF6(N)的水平（ATF6通路）。這些結果首次表明Omp25是一個強大的UPR激活因子。

由于活化的IRE1α可以連接NF-κB炎癥信號通路，研究人員接下來探究了Omp25是否也影響炎癥。結果發現，過表達Omp25能劑量依賴性地增強NF-κB報告基因的活性，并顯著上調IL6、CXCL10等促炎細胞因子基因的表達，但對I型干擾素相關基因無影響。使用IRE1α激酶抑制劑KIRA6或RNase抑制劑4μ8C處理，能有效抑制Omp25誘導的NF-κB活化和炎癥基因表達。這表明Omp25通過依賴IRE1α激酶和RNase活性的方式，激活了IRE1α-NF-κB信號軸，從而選擇性促進炎癥反應。

Omp25如何能同時激活三條UPR通路？研究人員將目光投向了UPR的總調控蛋白——內質網伴侶蛋白BiP。共聚焦顯微鏡顯示Omp25定位于內質網并與內源性BiP共定位。免疫共沉淀、GST pull-down和BLI實驗均證實Omp25能與BiP發生高親和力的直接相互作用，其平衡解離常數(K_D)為27.6 nM。進一步的domain mapping顯示，Omp25特異性地與BiP的底物結合域(SBD)結合。通過AlphaFold分子對接預測并構建了Omp25的缺失突變體(Omp25^Δ105-108)，該突變體與BiP的結合能力及其激活UPR靶基因的能力均顯著減弱，證實了特異性結合的關鍵性。

在正常狀態下，BiP與PERK、IRE1α和ATF6的腔內結構域結合，使其保持非活性狀態。研究表明，過表達Omp25能顯著減少BiP與這三個UPR傳感器之間的結合。體外實驗進一步證實，加入重組Omp25蛋白能以劑量依賴的方式競爭性抑制BiP與PERK、IRE1α、ATF6腔內結構域的結合。這些發現說明，Omp25通過直接“占據”BiP的SBD，將BiP從UPR傳感器上“撬開”，從而解除了對傳感器的抑制，觸發了全面的UPR信號。

為了驗證Omp25在感染過程中的功能，研究團隊構建了布魯氏菌流產桿菌強毒株S2308和疫苗株A19的omp25缺失突變體(Δomp25)。體外感染巨噬細胞實驗顯示，Δomp25菌株在感染后期（72小時）的胞內存活和增殖能力顯著低于野生型菌株。同時，感染Δomp25菌株的細胞，其BiP、p-IRE1α等UPR標志蛋白的表達，以及Bip、Chop、Il6、Tnfa等UPR與炎癥相關基因的誘導水平均明顯降低。用UPR激活劑衣霉素(Tm)預處理細胞，可以部分挽救Δomp25菌株的胞內復制缺陷，而回補omp25基因也能部分恢復UPR激活和細菌負荷。這直接證明了Omp25通過激活UPR來支持布魯氏菌的胞內持續增殖。

在BALB/c小鼠感染模型中，與感染野生型菌株的小鼠相比，感染Δomp25菌株的小鼠脾臟腫大程度減輕，脾臟和肝臟中的細菌載量顯著降低。組織病理學損傷也得到緩解。更重要的是，感染Δomp25菌株的小鼠，其脾臟和肝臟組織中UPR相關基因和促炎細胞因子基因的表達水平，以及BiP和p-IRE1α蛋白水平，均顯著低于野生型感染組。這表明Omp25在動物體內同樣通過促進UPR和炎癥來增強布魯氏菌的致病力。

布魯氏菌在孕畜中引起嚴重胎盤炎癥和流產的能力是其重要致病特征。在孕鼠感染模型中，感染Δomp25菌株的小鼠，其胎盤細菌載量顯著低于野生型感染組。組織學檢查發現，野生型感染導致胎盤連接區和迷路區出現嚴重的漿液滲出、壞死和結構破壞，而這些病理變化在Δomp25感染組中大大減輕。基因表達分析也顯示，Δomp25感染胎盤中UPR和炎癥基因的誘導水平更低。這說明Omp25通過增強胎盤組織的UPR激活和炎癥反應，加劇了胎盤炎癥，從而增加了流產風險。

綜上所述，這項研究系統闡明了布魯氏菌外膜蛋白Omp25在操控宿主細胞應答、建立慢性感染中的新機制。其核心結論在于：Omp25并非一個被動的結構蛋白，而是一個主動的“信號操縱者”。它利用自身定位于內質網衍生空泡的區位優勢，直接高親和力地結合宿主內質網的關鍵守門員——伴侶蛋白BiP的底物結合域。這一結合競爭性地破壞了BiP對三個UPR傳感器（PERK、IRE1α、ATF6）的抑制性結合，如同拔掉了UPR信號通路的“安全栓”，導致三條通路被全面激活。其中，IRE1α通路的激活進一步聯動NF-κB信號，放大了炎癥反應。這一系列由Omp25引發的宿主細胞重編程，最終營造出一個有利于布魯氏菌長期存留和增殖的細胞內環境，在動物體內則表現為更強的組織定植能力、更嚴重的炎癥病理損傷（尤其是在胎盤）。該研究的意義重大，它首次將布魯氏菌的一個主要外膜結構蛋白與宿主UPR信號通路的精確調控直接聯系起來，揭示了病原體利用“結構蛋白模擬內質網應激”的一種新穎機制。這不僅深化了我們對布魯氏菌這種重要胞內寄生菌致病機理的理解，也為對抗布魯氏菌病提供了新的思路：靶向Omp25-BiP相互作用界面，或利用Omp25介導的UPR激活機制，可能成為開發新型抗菌療法或構建下一代減毒疫苗的突破口。