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本文揭示猪瘟病毒(CSFV)通过调控宿主脂质代谢关键酶机制。发现硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1(SCD1)被病毒非结构蛋白 p7 招募至复制复合体,且内质网应激通路 IRE1α/XBP1 上调 SCD1 表达,促进甘油三酯(TG)和脂滴(LDs)生成以增强病毒复制,为抗病毒药物开发提供新靶点。
研究背景与目的
经典猪瘟(CSF)是由猪瘟病毒(CSFV)引起的高度致死性传染病,给全球养猪业造成重大经济损失。病毒感染常依赖宿主代谢重编程,尤其是脂质代谢。此前研究已证实脂肪酸合成酶(FASN)在 CSFV 复制中的作用,但硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1(SCD1)和乙酰辅酶 A 羧化酶(ACC)的作用尚不明确。本研究旨在探究 SCD1 在 CSFV 感染中的功能及机制,为抗病毒药物开发提供新方向。
SCD1 对 CSFV 复制的关键作用
通过筛选 96 种脂质代谢靶向化合物,研究发现 3 种 SCD1 抑制剂可显著抑制 CSFV 复制,且呈剂量依赖性。无论是化学抑制剂还是小干扰 RNA(siRNA)敲低 SCD1,均能减少病毒 RNA 和蛋白水平,而补充 SCD1 产物油酸(OA)或棕榈油酸(PA)可逆转抑制效果,证实 SCD1 对病毒增殖不可或缺。此外,SCD1 不仅作用于 CSFV,对黄病毒科的牛病毒性腹泻病毒(BVDV)、日本脑炎病毒(JEV)及伪狂犬病病毒(PRV)均有抑制作用,提示其作为广谱抗病毒靶点的潜力。
SCD1 在病毒生命周期中的作用阶段
时间添加实验表明,多数 SCD1 抑制剂主要作用于病毒感染的后期阶段,而非吸附或侵入阶段。例如,A939572 和 SCD1 抑制剂 - 4 在病毒进入后添加时抑制效果显著,而 MF-438 可影响全周期。病毒释放实验显示,抑制剂处理后培养上清中的病毒 RNA 水平显著降低,进一步说明 SCD1 主要影响病毒复制而非释放过程。
SCD1 与病毒复制复合体的相互作用
共聚焦显微镜显示,CSFV 感染后,SCD1 与病毒复制复合体(VRC)及内质网(ER)共定位,且与病毒非结构蛋白 p7 显著共定位。免疫共沉淀(Co-IP)证实 SCD1 与 p7 直接相互作用。使用离子通道抑制剂 Bit-225 干扰 p7 功能后,SCD1 向 VRC 的招募减少,病毒复制受抑,表明 p7 介导了 SCD1 向复制复合体的招募过程,促进病毒复制。
内质网应激通路对 SCD1 的调控
CSFV 感染诱导内质网应激,表现为 IRE1α 蛋白表达随感染时间增加。敲低 IRE1α 或 XBP1 可减少 SCD1 蛋白水平及病毒复制,而过表达 IRE1α/XBP1 则增强 SCD1 表达和病毒增殖。使用 IRE1α 激酶抑制剂(GSK2850163)或 RNase 抑制剂(4μ8c)、XBP1 抑制剂(toyocamycin)均能抑制病毒复制并降低 SCD1 水平,证实 IRE1α/XBP1 通路正向调控 SCD1 表达。
SCD1 对脂质合成的影响
SCD1 通过调控单不饱和脂肪酸(MUFA)合成影响甘油三酯(TG)和脂滴(LDs)生成。敲低 SCD1、IRE1α 或 XBP1 均导致细胞内 TG 含量下降,LDs 密度减少。抑制剂处理实验进一步验证了 SCD1 与 TG/LDs 水平的正相关性,表明 IRE1α/XBP1/SCD1 轴通过促进脂质积累为病毒复制提供物质基础。
结论与意义
本研究系统阐明了 CSFV 利用 SCD1 介导的脂质代谢促进复制的机制:病毒通过 p7 招募 SCD1 至复制复合体,同时激活 IRE1α/XBP1 通路上调 SCD1 表达,最终促进 TG 和 LDs 生成。该研究不仅揭示了病毒与宿主代谢互作的新机制,还为黄病毒科及疱疹病毒的抗病毒药物开发提供了广谱靶点 SCD1,具有重要的理论和临床转化意义。