D-葡萄糖的摄取通过抑制PLC-γ1信号通路来阻碍牛α疱疹病毒1型(bovine alphaherpesvirus 1)在细胞结合后的进入过程,这一机制与葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1)的活性无关
《Microbiology Spectrum》:D-glucose uptake inhibits bovine alphaherpesvirus 1 post-binding cell process entry via inhibition of PLC-γ1 signaling in a glucose transporter 1-independent manner
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时间:2025年12月13日
来源:Microbiology Spectrum 3.8
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GLUT1调控牛α疱疹病毒1(BoAHV-1) productive infection:D-葡萄糖通过抑制PLC-γ1信号阻断病毒进入,与β-catenin依赖性通路协同作用,揭示病毒与宿主代谢互作的机制。
牛α疱疹病毒1(BoAHV-1)感染机制研究揭示了葡萄糖代谢与病毒复制的关键关联。该研究首次系统性地阐明了GLUT1葡萄糖转运蛋白通过调控β-猫凝蛋白信号通路促进病毒 productive infection 的分子机制,同时发现高浓度D-葡萄糖通过抑制PLC-γ1信号通路阻断病毒进入,二者通过不同信号通路对病毒感染产生反向调控作用。
**病毒感染与GLUT1表达的上调关系**
在病毒 productive infection 阶段,无论是 MDBK 细胞、A549 细胞还是神经母细胞瘤细胞(Neuro-2A),均检测到GLUT1蛋白表达显著上调。免疫荧光共定位显示,感染后GLUT1蛋白在细胞膜和内质网(ER)的分布模式发生改变,其与病毒颗粒相关蛋白存在时空特异性共定位现象。特别是在牛三叉神经节(TG)神经元中,感染后GLUT1蛋白在核膜区域的特异性高表达,且与病毒潜伏感染状态存在直接关联。
**GLUT1信号通路的激活机制**
通过β-猫凝蛋白报告基因系统证实,GLUT1通过激活β-猫凝蛋白依赖的转录通路促进病毒复制。实验显示,GLUT1 siRNA处理使病毒滴度降低0.97-1.09 log,而BAY-876(GLUT1特异性抑制剂)在感染后处理阶段同样可降低病毒滴度达1.05-1.22 log。分子机制研究表明,GLUT1通过调节β-猫凝蛋白磷酸化状态(p-β-catenin S552)影响下游靶基因表达,形成病毒复制的正反馈环路。
**D-葡萄糖抑制病毒进入的双路径机制**
研究发现,25 mM D-葡萄糖可使病毒基因组进入细胞效率降低42.49%-60.74%(MDBK细胞)和55.64%-67.63%(A549细胞)。这种抑制不依赖GLUT1,而是通过阻断PLC-γ1信号通路实现:① 糖剥夺条件下PLC-γ1磷酸化水平升高2.58倍;② D-葡萄糖可剂量依赖性降低PLC-γ1磷酸化水平至15.89%-37.21%。值得注意的是,U73122(PLC-γ1特异性抑制剂)与D-葡萄糖存在协同效应,组合使用可使病毒进入效率降低至39.05%(A549细胞)。
**GLUT1与β-猫凝蛋白的交叉调控**
通过双荧光素酶报告基因系统证实,GLUT1转染可显著增强β-猫凝蛋白报告活性(上调2.3-5.7倍),而BAY-876处理可使该活性抑制78.64%。在病毒感染模型中,β-猫凝蛋白的磷酸化水平(p-β-catenin S552)在病毒感染后30分钟达到峰值,且与病毒 productive infection 的效率呈正相关。这种双向调控关系提示GLUT1可能通过内质网定位信号影响病毒颗粒组装。
**病毒潜伏感染中的GLUT1特征**
免疫组化(IHC)显示,潜伏感染(60 dpi)的TG神经元中,GLUT1在核膜区域的特异性表达显著增强,且与NeuN神经元标记物的共定位率高达92.3%。这种分布模式在急性感染组(4 dpi)未观察到,提示病毒潜伏感染可能通过GLUT1核转位机制影响神经细胞稳态。
**临床应用价值与研究方向**
研究证实,PLC-γ1信号通路是病毒进入的关键节点。开发同时靶向GLUT1和PLC-γ1的双效抑制剂(如BAY-876联合U73122)可使病毒滴度降低至1.2 log以下,为抗疱疹病毒治疗提供新思路。此外,病毒感染后GLUT1在神经节中的异常分布提示靶向神经系统的GLUT1调节剂可能阻断病毒潜伏感染。
**创新性发现**
1. 首次揭示病毒 productive infection 可通过内质网-核膜穿梭机制调控GLUT1表达
2. 建立“D-葡萄糖抑制PLC-γ1→阻断病毒进入”的新模型
3. 发现GLUT1与β-猫凝蛋白存在双向调控关系,为病毒复制调控提供新靶点
该研究为控制牛传染性鼻气管炎提供了分子层面的治疗靶点,建议后续研究可聚焦于:
- GLT1在病毒潜伏感染中的具体作用机制
- D-葡萄糖与PLC-γ1抑制剂的联合治疗优化
- 靶向神经节GLUT1的递送系统开发
- 动物模型中GLUT1调控网络的功能验证
该发现不仅深化了对疱疹病毒感染机制的理解,更为开发基于代谢调控的抗病毒疗法提供了理论依据。特别在农业领域,D-葡萄糖类似物作为广谱抗疱疹病毒试剂,其成本效益显著优于传统药物,值得进一步开发。
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