SCLS｜断奶应激伴随的肠道菌群失调通过GC偏好密码子使用重编程仔猪免疫翻译

1.1 断奶应激重编程PBMC转录与翻译景观

RNA-seq分析发现94个上调、219个下调基因；Ribo-seq发现245个基因核糖体占据增加、60个降低。翻译效率分析显示70个基因TE增加、7312个降低，且Ribo-seq与RNA-seq差异基因仅3个重叠，提示存在显著转录后调控。免疫基因整体核糖体占据增加，TNFSF13、CCL25、CD82等关键炎症介质的翻译效率显著升高。

图1 断奶仔猪外周血单个核细胞的转录特征

1.2 密码子使用向GC3富集转变

健康仔猪PBMC中GC3密码子使用已高于AU3，断奶后这种偏好进一步增强。同义密码子家族分析显示，G/C结尾密码子更多出现在上调集合中，A/T结尾密码子更多出现在下调集合中，例如谷氨酸GAG vs GAA、苯丙氨酸TTC vs TTT、赖氨酸AAG vs AAA、亮氨酸CTG vs TTA/CTA/CTT、缬氨酸GTG vs GTT/GTA。断奶组GC3偏好显著高于健康组，但密码子适应指数（CAI）无全局差异。

1.3 肠道菌群失调与免疫基因翻译效率相关

断奶组微生物失调指数升高，Chao1多样性降低，菌群结构明显分离。健康仔猪富集Romboutsia、Lactobacillus、Turicibacter等；断奶仔猪富集Fusobacterium、Streptococcus、Megasphaera等。LEfSe分析进一步识别出两组差异菌群。相关分析显示，ASV9（Romboutsia sp.）和ASV13（Lachnoclostridium sp.）等微生物特征与CCL25、CD24、TNFSF13的翻译效率显著相关。

1.4 微生物密码子使用也向GC富集偏移

健康仔猪富集菌群偏好AU3密码子，断奶应激富集菌群则偏好GC3密码子；断奶微生物群的GC3含量和CAI呈上升趋势。有效密码子数（ENC）分析显示，代表性细菌接近但不完全位于中性曲线，提示微生物密码子使用既受背景核苷酸组成影响，也受选择性约束。

1.5 宿主-微生物密码子共进化涉及缬氨酸、谷氨酸和赖氨酸

跨物种相对同义密码子使用度（RSCU）分析显示，健康组宿主免疫细胞与优势菌群偏好AT3特征，断奶组则共同转向GC3偏好，尤其在谷氨酸、缬氨酸和赖氨酸的同义密码子家族中表现明显。细胞实验中，补充缬氨酸、赖氨酸或谷氨酸可轻度增强细胞活力，并部分缓解LPS诱导的活力下降；在炎症刺激下，这些氨基酸可差异调节TNFα、IL1β等细胞因表达。

该研究提出，断奶应激诱导的肠道菌群失调与宿主免疫基因GC富集密码子使用转变共存，并可能增强关键免疫基因的翻译效率。这一发现为理解微生物-宿主互作提供了翻译控制层面的新框架。但作者也指出，目前研究仍属关联性分析，因果 relationship 尚未建立，后续需通过抗生素扰动、粪菌移植、无菌或悉生动物模型等进一步验证；氨基酸补充实验主要用于评估下游功能后果，并未直接证明密码子依赖的翻译调控机制。

浙江大学动物科学学院罗世琪、黄亮、侯尔佳为文章共同第一作者，宗鑫研究员为通讯作者。

该研究受国家自然科学基金（批准号：32372890）、国家重点研发计划（批准号：2022YFD1301500）和国家万人计划青年拔尖人才等项目资助。

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