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上海兽医所研究揭示新城疫病毒操控宿主能量代谢重编程的新机制2021-11-10浏览量:

       近日,中国农业科学院上海兽医研究所水禽病毒病创新团队研究发现新城疫病毒(NDV)重编程细胞代谢模式,解决了病毒感染后细胞能量供应问题。相关研究成果在线发表于《自噬 (Autophagy) 》。

 

 

       病毒作为一类非细胞生命形式的微生物,它们已经进化出多种机制来胁迫和劫持宿主细胞的代谢系统和代谢资源作为能量来源和病毒组分生物合成前体。NDV不仅是一种严重危害养禽业的重要病原,同时也是医学上一种重要的溶瘤病毒。而自噬是维持细胞内稳态的主要贡献者,主要功能在于能够清除机体伴随着发育、衰老、应激和感染等胞内环境变化而积累的一些不利物质以及受损的细胞器等。线粒体作为细胞的能量工厂能够进行氧化磷酸化,为细胞的生存提供能量,同时线粒体也是细胞内物质代谢、天然免疫以及细胞死亡的调控中心。据此,本研究提出两个关键问题:1. NDV感染过程中对线粒体功能及代谢存在何种影响?2. 病毒感染后细胞是如何进行能量供应的?
该研究首先发现NDV感染增加了细胞葡萄糖的摄取用于糖酵解途径,而非线粒体三羧循环。靶向代谢组学测定发现:三羧酸循环中间物逐渐减少,而糖酵解中间产物不断增加,由糖酵解途径产生的ATP逐渐成为能量的主要来源。接下来作者发现NDV感染细胞后能引起线粒体功能障碍和应激性损伤。随着病毒复制的增加,线粒体也逐渐从融合状态变成分离状态。线粒体的损伤导致能量供应减少,线粒体活性氧(mROS)增加。ATP大量消耗,导致AMP的大量积累,因此激活了能量感受器AMPK,并经AMPK-mTORC1互谈诱导自噬发生。随后,启动PINK1-PRKN依赖的选择性自噬,以清除损伤的线粒体。伴随着线粒体自噬的降解,定位于线粒体外膜表面的去乙酰化酶SIRT3也随之被降解。SIRT3作为细胞能量供应的“转换开关”,调控感染细胞从氧化磷酸化到糖酵解的能量代谢转换。本研究为病毒与宿主之间的寄生关系提供新的视角,有助于从宿主代谢角度开发抗病毒治疗新策略(图1)。

 

图1 新城疫病毒操控宿主能量代谢重编程

 

       中国农业科学院上海兽医研究所丁铲研究员和厦门大学生命科学学院林树海教授为该论文的共同通讯作者,中国农业科学院上海兽医研究所博士生龚亚彬为论文第一作者,广西大学联合培养博士生唐宁为论文共同第一作者。该研究获得了国家自然科学基金重点项目、面上项目等资助。

 

原文链接:
https://www.tandfonline.com/eprint/JT3E8BU9B2NFCRCCB43S/full