非洲豬瘟病毒調(diào)控宿主細胞氨基酸和能量代謝的機制研究

細胞代謝包括糖酵解、三羧酸循環(huán)、氨基酸代謝、脂質(zhì)代謝、核苷酸代謝等多種代謝途徑。代謝組學是鑒定宿主細胞代謝變化的重要手段。近幾十年來，代謝組學研究領(lǐng)域取得了巨大進展，已廣泛應(yīng)用于人類和動物的生物學研究，可用于鑒定疾病中的代謝產(chǎn)物，為進一步篩選生物標記分子、開發(fā)靶向藥物、靶向代謝途徑設(shè)計新型疫苗等奠定基礎(chǔ)。病毒在長期進化過程中形成了多種策略操控機體代謝網(wǎng)絡(luò)，為自身復制提供資源，但不同病毒調(diào)控細胞代謝的途徑也不相同。非洲豬瘟病毒（ASFV）可調(diào)控宿主細胞代謝，進而促進病毒復制。已有的研究表明細胞膜中的膽固醇是ASFV 復制所必須的，且脂質(zhì)交換促進ASFV“病毒工廠”的形成，揭示了脂質(zhì)代謝在ASFV 感染中的重要性。然而，ASFV 與宿主其他代謝系統(tǒng)的調(diào)控關(guān)系及機制仍不清楚。

近期由中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州獸研究所鄭海學研究團隊發(fā)表于《Journal of Virology》的文章“African swine fever virus regulates host energy and amino acid metabolism to promote viral replication”，首次揭示ASFV 可以提高宿主細胞的氨基酸和能量代謝，促進病毒復制。該研究首次利用非靶向代謝組學等技術(shù)解析，發(fā)現(xiàn)ASFV 感染可顯著引起90 種代謝產(chǎn)物的變化，其中65 種代謝物上調(diào)，25 種代謝物下調(diào)。改變的代謝產(chǎn)物主要集中在氨基酸、三羧酸循環(huán)、糖酵解等代謝途徑。進一步研究揭示天冬氨酸、谷氨酸和三羧酸循環(huán)促進ASFV的復制。

為了鑒定ASFV 與氨基酸、三羧酸循環(huán)和糖酵解的調(diào)控關(guān)系，該研究進一步利用氨基酸靶向代謝組學技術(shù)發(fā)現(xiàn)ASFV 感染早期，多數(shù)氨基酸的含量顯著上調(diào)；感染晚期，胱氨酸的含量無明顯變化，其他氨基酸的含量均顯著下調(diào)。能量靶向代謝組學技術(shù)發(fā)現(xiàn)ASFV 感染引起丙酮酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸等物質(zhì)的增加。進一步研究表明ASFV 感染促進天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)氨酶的活性，從而導致三羧酸循環(huán)和氨基酸代謝物質(zhì)合成之間的可逆性轉(zhuǎn)變。此外，該研究發(fā)現(xiàn)RⅠG-Ⅰ介導的信號通路參與了ASFV 誘導的ⅠFN-β 激活，但乳酸抑制了ASFV誘導的ⅠFN-β產(chǎn)量。

該研究首次證實ASFV 可以上調(diào)宿主細胞的氨基酸和能量代謝，并發(fā)現(xiàn)氨基酸和三羧酸循環(huán)促進ASFV 復制，乳酸抑制了ASFV 誘導的天然免疫應(yīng)答。該研究揭示了ASFV 抑制宿主天然免疫的新機制，為非洲豬瘟疫苗的創(chuàng)制提供了新數(shù)據(jù)。