干扰素刺激基因MCL1通过调控线粒体动力学和自噬抑制口蹄疫病毒复制的机制研究

本研究首次通过高通量ISG（干扰素刺激基因）筛选技术，结合RNA复制子系统，揭示了MCL1（髓系细胞白血病1）通过调控线粒体融合/分裂平衡（OPA1依赖）和抑制自噬（Beclin-1通路）显著抑制口蹄疫病毒（FMDV）复制的分子机制，为开发靶向宿主因子的抗FMDV生物治疗策略提供了新思路。

　　

研究背景

口蹄疫病毒（FMDV）作为小RNA病毒科成员，对畜牧业经济造成重大威胁。尽管干扰素（IFN）疗法具有潜力，但FMDV可通过抑制宿主转录和翻译逃逸免疫应答。本研究通过高通量筛选从370个ISG中鉴定出MCL1——一个兼具抗凋亡和线粒体调控功能的多效蛋白，能显著抑制FMDV复制子活性。

验证MCL1的抗病毒效应

在猪源MGPK-αvβ6细胞中，过表达人源（huMCL1）或猪源（porMCL1）MCL1均可使FMDV A12野毒株滴度降低4个对数级。值得注意的是，虽然siRNA敲低MCL1达70%未显著影响病毒滴度，但过表达实验证实其抗病毒功能不依赖内源性表达水平。

机制探索：凋亡与细胞周期

经典认知中MCL1通过抑制BAX/BAK寡聚化发挥抗凋亡作用。然而使用泛半胱天冬酶抑制剂Q-VD-OPH阻断凋亡后，FMDV复制未受显著影响（p>0.05）。此外，流式细胞术显示MCL1过表达未改变细胞周期相分布（G0/G1：~60%，S：~20%，G2/M：~15%），排除了通过阻滞G2/M期（已知促进FMDV复制的阶段）发挥作用的可能性。

线粒体功能重塑

线粒体应激测试（Seahorse Mito Stress）揭示关键发现：

1. FMDV感染导致基础呼吸和ATP合成相关氧耗率（OCR）下降
2. porMCL1过表达使基础OCR提升1.8倍（p<0.01），ATP产量增加2.3倍
3. 感染状态下porMCL1使线粒体耦合效率（ATP合成占比）从45%升至68%

共聚焦显微镜显示，FMDV感染诱导线粒体碎片化（网络分支数减少40%），而porMCL1促进线粒体融合（分支数增加3.5倍）。值得注意的是，钙离子荧光标记（Rhod 2-AM）结合流式分析表明，这些变化独立于线粒体钙稳态调控。

自噬通路的双重调控

Western blot显示FMDV感染诱导自噬标志物p62降解（6 hpi减少70%），而porMCL1维持p62稳定。免疫荧光定量显示：

• 感染对照组细胞形成p62/LC3 puncta（>30个/细胞）
• porMCL1组p62 puncta数降至<5个/细胞（p<0.001）

这与既往研究吻合：FMDV依赖自噬体形成进行复制，而MCL1通过结合USP9X促进Beclin-1泛素化降解，从而抑制自噬。

临床转化价值

本研究首次阐明：

1. MCL1通过稳定OPA1蛋白促进线粒体融合网络形成，逆转FMDV导致的"Warburg效应"样代谢重编程
2. 靶向自噬-线粒体轴可规避FMDV对IFN通路的抑制
3. 为开发不依赖病毒灭活的生物制剂（如MCL1激动剂）提供理论依据

未来研究可聚焦FMDV特定蛋白（如VP3、2B）与线粒体动力学蛋白的相互作用，以及通过代谢重编程增强疫苗免疫应答的策略。