肝脏表达的抗菌肽(LEAPs)是一类富含半胱氨酸残基的血液来源抗菌肽(AMPs)(Howard等人,2010年)。根据二硫键的数量,它们被分为两种类型:肝脏表达的抗菌肽1(LEAP1)和肝脏表达的抗菌肽2(LEAP2)(Krause等人,2000年;Krause等人,2003年)。LEAP1含有八个保守的半胱氨酸残基,形成稳定的β-折叠结构,而LEAP2含有四个保守的半胱氨酸残基,生成两对二硫键(Wang等人,2024年)。LEAP1后来在人类尿液中被发现,并被重新命名为hepcidin,它是研究最广泛的抗菌蛋白之一(Liang等人,2013年)。相比之下,关于LEAP2的研究相对较少(Liang等人,2013年)。
LEAP2于2003年首次在人类血液超滤液中被发现(Howard等人,2010年;Krause等人,2003年)。由于其在疾病状态下血浆中的含量增加,它被归类为抗菌肽(Francisco等人,2020年;Sakai等人,2021年)。作为第二种从血液中提取的人类抗菌肽,LEAP2在肝脏中合成并以多种剪接变体形式分泌到血液中以对抗病原体(Krause等人,2003年)。LEAP2基因包含三个外显子和两个内含子,其结构特征包括一个信号肽、一个前肽和一个从前体蛋白切割而来的成熟肽(Henriques等人,2010年;Howard等人,2010年;Sosinski等人,2025年)。人类LEAP2的前体蛋白由77个氨基酸残基组成。最初的22个氨基酸(残基1至22)作为信号肽,而残基23至37在翻译后修饰过程中被去除,最终形成成熟的LEAP2肽(残基38至77)(Liu等人,2023年;Sosinski等人,2025年)。早期研究表明LEAP2在抗菌免疫防御中起着关键作用,可清除多种病原体,包括Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Micrococcus luteus和Neisseria cinerea(Henriques等人,2010年;Yu等人,2024年)。最近的研究发现,小鼠(Mus musculus)的LEAP2可作为胃饥饿素受体—生长激素分泌促进受体1a(GHSR1a)的拮抗剂,抑制胃饥饿素-GHSR1a相互作用及随后的生长激素分泌(Cornejo等人,2021年;Ge等人,2018年)。此外,LEAP2还调节成纤维细胞生长因子和活化素信号通路,影响胚胎发育,并在其他物种中调节单核细胞/巨噬细胞(MO/MФ)的极化(Chen等人,2019年;Thiébaud等人,2016年)。这些发现表明LEAP2不仅在免疫防御中起重要作用,还可以作为代谢调节因子,尤其是在胃饥饿素信号通路中。
与哺乳动物类似,LEAP2在软骨鱼类、硬骨鱼类、两栖动物、爬行动物和鸟类中也是保守的(Chen等人,2019年;Chen等人,2023年;Ishige等人,2016年;Liang等人,2013年;Liu等人,2020年;Thiébaud等人,2016年;Wang等人,2024年)。在哺乳动物中保守的-RXXR-切割基序在硬骨鱼类中也得到保留,反映了该区域的进化稳定性(Krause等人,2003年;Zhang等人,2004年)。与哺乳动物只有一个LEAP2同源物不同,大多数硬骨鱼类至少有两种LEAP2异构体,有些物种甚至有三种(Liu等人,2023年;Xu等人,2011年;Yang等人,2014年)。尽管LEAP2是在二十多年前发现的,其哺乳动物中的作用越来越清楚,但由于可用研究模型的限制,硬骨鱼类LEAP2的研究进展相对缓慢。LEAP2被认为是硬骨鱼类先天免疫对抗病原体的关键组成部分,其表达与免疫反应紧密相关,并作为多种免疫因子的调节因子(Liu等人,2010年)。尽管鱼类中的LEAP2异构体多样,但大多数研究表明它们参与了抗菌反应(Sosinski等人,2025年),这表明抗菌活性在进化过程中是保守的。例如,普通鲤鱼(Cyprinus carpio)在感染Vibrio anguillarum后皮肤中的LEAP2表达增加,表明其在硬骨鱼类黏膜屏障防御中可能发挥作用(Yang等人,2014年)。然而,不同鱼类物种之间的LEAP2表达模式存在显著差异。例如,金鲷鱼(Trachinotus ovatus)的LEAP2在肝脏中的表达量最高,在肠道中的表达量最低,而大黄鲷鱼(Larimichthys crocea)的肠道转录水平高于肝脏(Lei等人,2020年;Li等人,2014年)。这些发现强调了LEAP2结构和功能的进化保守性以及物种特异性适应性。
先前的研究表明LEAP2在抗菌免疫防御中起作用(Chen等人,2019年;Wang等人,2024年;Zhu等人,2025a),然而,对其家族成员之间抗菌活性的比较研究仍然很少。作为全球重要的淡水养殖物种,LEAP2家族成员在巨口黑鲈(Micropterus salmoides)中的抗菌活性尚不清楚。因此,在本研究中,我们使用巨口黑鲈作为模型,对其两种LEAP2家族成员LEAP2和LEAP2 Like(LEAP2L)的抗菌活性和机制进行了比较分析,以阐明它们在先天免疫防御中的功能差异。我们首先对LEAP2和LEAP2L在脊椎动物物种中的保守性进行了分析,以研究它们的进化保留情况。随后进行了全面的结构、电荷分布和疏水性分析,以阐明它们的理化性质。基于这些基础分析,我们进一步比较了它们的抗菌活性、杀菌动力学和作用机制。最后,我们在体内验证了它们的抗菌效果,并评估了它们对Aeromonas hydrophila感染的保护作用,从而将体外的研究结果与生理相关性联系起来。结果揭示了早期脊椎动物LEAP2在抗菌免疫中的进化保守特征。