合作文章 | 由吃火锅引发的一系列关于疱疹病毒的故事~
2020.12.04

小雪已过,寒冬将至,在这个北风凛冽的时节,满心欢喜地约好友吃了一顿火锅,第二天嘴边冒出了亮晶晶的小水泡,学名疱疹。谈起疱疹病毒,不仅我们害怕,鸡仔儿们更加恐惧,在秋冬之际,它们极易被疱疹病毒ILTV(传染性喉气管炎病毒)侵袭,感染后病死率竟然高达60%,让鸡场主们瑟瑟发抖。近期中国农业科学院哈尔滨兽医研究所李海课题组使用鸡细胞系DF-1和LMH为模型对这个ILTV病毒进行了研究,通过对ILTV感染细胞系的整体转录组分析和代谢组分析,并结合一系列功能验证,探讨了ILTV的代谢需求。安诺优达为该研究提供了转录组测序服务~~




技术路线


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研究路线



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ILTV感染细胞的转录组分析


为了探究LMH细胞和DF-1细胞中病毒转录显著调控的分子机制,研究者对ILTV感染细胞系进行了整体转录组分析,分析发现在LMH细胞中没有ILTV感染改变的基因富集途径,在DF-1细胞中,表达下调基因被富集到与细胞代谢相关的通路,其中大部分下调基因参与了TCA周期相关的代谢过程,提示这些代谢过程可能是ILTV转录的关键。

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图1. 转录组分析




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DF-1细胞和LMH细胞在ILTV感染过程中的代谢组分析



根据转录组分析,研究者采用液相色谱质谱(LC-MS)非靶向代谢组学分析方法研究了在ILTV感染前后DF-1细胞和LMH细胞的代谢组动力学,分析表明ILTV感染倾向于促进代谢从糖酵解向脂肪酸(FA)和核苷酸生物合成的转变,并独立于谷氨酰胺分解而利用谷氨酰胺,对TCA周期没有显著的影响(图2)。

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图2. ILTV感染诱导DF-1细胞重新合成脂肪酸



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糖酵解、谷氨酰胺、脂肪酸合成对LMH细胞ILTV感染的影响




研究者在ILTV允许细胞系LMH中详细研究了糖酵解、谷氨酰胺代谢和脂肪酸合成(FA对ILTV感染的影响。研究者采用RT-PCR检测了相关基因的转录水平,确定ILTV复制的不同阶段需要不同的代谢途径。病毒早期基因ICP4的转录和病毒复制的后续步骤都需要葡萄糖和谷氨酰胺然而,FA的合成对于ILTV组装是必要的,而对于ILTV复制的其他上游步骤不是必需的



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DF-1细胞和原代细胞ILTV感染代谢需求的验证





为了确定在鸡细胞系中发现的ILTV感染的代谢需求也存在于原代细胞中,研究者在无特异性病原体(SPF)鸡胚中分离的原代细胞中进行了进一步验证,包括鸡胚肾细胞(CEK)和鸡胚肝细胞(CEL)。随后研究者使用表达增强绿色荧光蛋白EGFP的ILTV-LSJ09菌株监测CEK和CEL的病毒感染,发现荧光只出现在非成纤维细胞样细胞中。与在充满培养基中培养的细胞相比,葡萄糖剥夺和谷氨酰胺剥夺均显著降低了ICP4的转录水平,并减少病毒基因组复制和病毒粒子的产生(图3)。

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图3. DF-1细胞和原代细胞ILTV感染代谢需求的验证



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DF-1细胞和原代细胞ILTV感染代谢需求的验证





总的来说,ILTV感染倾向于促进代谢从糖酵解向FA和核苷酸合成的转变,并以独立于谷氨酰胺分解的方式利用谷氨酰胺,对宿主细胞的TCA周期没有明显的普遍影响。葡萄糖和谷氨酰胺都是转录病毒基因和病毒复制的后续步骤所必需的。然而FA的合成对于病毒粒子的形成是必要的,而对于ILTV复制的其他上游步骤则不是必需的(图4)。
据了解,目前该研究提供了第一个动物疱疹病毒的全面性代谢概况,并阐明了ILTV代谢程序的主要特征,增加了目前对疱疹病毒与宿主代谢相互作用的理解,并启发了该方向的进一步研究与探索。

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图4. ILTV复制的代谢需求的推测模型


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参考文献:

Yangyang Qiao, Zhitao Wang, Zongxi Han,et al. Global exploration of the metabolic requirements of gallid alphaherpesvirus 1[J]. Plos Pathogens, 2020, August, 24. doi.org/ 10.1371/journal.ppat.1008815