编辑推荐：
在对虾养殖中，白斑综合征病毒（WSSV）危害巨大。为探究 WSSV 与宿主代谢关系，研究人员开展了关于葡萄糖和谷氨酰胺在 WSSV 复制中作用的研究。结果发现 WSSV 感染会重编程代谢促进核苷酸从头合成，这为防控 WSSV 提供了新方向。
在对虾养殖的广阔天地里，一种名为白斑综合征病毒（WSSV）的 “杀手” 正悄然肆虐。自上世纪 90 年代被发现以来，它给全球对虾养殖业带来了沉重打击，一旦爆发，短时间内就能让对虾死亡率飙升至 90 - 100% ，养殖户们损失惨重。此前研究虽揭示了 WSSV 感染会诱导对虾产生类似 Warburg 效应的代谢变化，也知道病毒感染通常会利用宿主的核苷酸从头合成来满足自身快速复制的需求，但 WSSV 究竟如何调控宿主核苷酸合成，葡萄糖和谷氨酰胺在其中又扮演着怎样的角色，这些关键问题一直迷雾重重。为了揭开这些谜团，来自国立成功大学等机构的研究人员踏上了探索之旅。
他们的研究成果发表在《Cell Communication and Signaling》上，为我们理解 WSSV 的致病机制带来了曙光。研究发现，WSSV 感染会特异性地重编程对虾葡萄糖和谷氨酰胺的代谢，促进核苷酸从头合成，为病毒复制提供关键的前体物质，这一发现为控制 WSSV 在对虾养殖中的爆发提供了潜在的新靶点。
研究人员运用了多种技术方法。首先，利用稳定同位素标记的葡萄糖（[U?13C]葡萄糖）和谷氨酰胺（[A?15N]谷氨酰胺）作为代谢示踪剂，结合液相色谱 - 电喷雾电离质谱（LC - ESI - MS）技术，实时监测 WSSV 感染过程中相关代谢物的变化；其次，通过体内双链 RNA（dsRNA）介导的基因沉默技术，探究关键基因在 WSSV 复制中的作用；此外，运用基因 - 基因相关性网络分析等生物信息学方法，深入挖掘相关基因与 WSSV 感染的关联。
下面来看具体的研究结果：
- 转录组网络分析：研究人员通过对凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）胃转录组数据库进行分析，构建基因相关性网络。结果发现，在 WSSV 感染的不同阶段，多个参与核苷酸从头合成的宿主基因，如戊糖磷酸途径（PPP）中的 LvG6PDH、LvTKT 和 LvPRPS ，嘌呤合成中的 LvATase、LvADSS 和 LvIMPDH ，嘧啶合成中的 LvCAD、LvDHODH、LvUMPS 和 LvCMPK，都与 WSSV 影响的差异表达基因（DEGs）高度相关，这表明核苷酸从头合成在 WSSV 复制过程中起着至关重要的作用。
- 葡萄糖代谢重编程：以[U?13C]葡萄糖为代谢示踪剂，研究发现，在 WSSV 感染后 12 小时（12 hpi，病毒基因组复制阶段），与对照组相比，嘌呤合成途径中多个[U?13C]葡萄糖代谢物的相对强度显著增加，而嘧啶合成途径中部分代谢物则显著减少，这意味着 WSSV 感染时，葡萄糖代谢更倾向于为嘌呤合成提供支持。到了感染后 24 小时（24 hpi，病毒复制后期），多数13C标记的代谢物在注射[U?13C]葡萄糖 10 分钟后显著下降，30 分钟后又有所恢复，这可能与病毒在此时完成大部分复制需求并向细胞外释放子代病毒有关。
- 谷氨酰胺代谢重编程：利用[A?15N]谷氨酰胺作为示踪剂，结果显示在 12 hpi 时，嘌呤和嘧啶合成途径中15N标记的代谢物相对强度大幅增加，部分参与嘧啶合成的代谢物增加幅度超过 9 倍，表明此时外源谷氨酰胺被大量用于核苷酸合成。而在 24 hpi 时，大多数15N标记的代谢物水平显著下降，这与病毒在后期的形态发生过程相呼应。综合来看，谷氨酰胺对核苷酸代谢的贡献可能比葡萄糖更为显著。
- 基因表达和酶活性变化：研究人员检测了参与核苷酸从头合成途径的 10 种酶的基因表达和活性。结果发现，LvPRPS、LvATase 和 LvADSS 的 mRNA 表达水平在 12 hpi 和 24 hpi 时均显著上调；LvG6PDH、LvTKT、LvIMPDH、LvCAD 和 LvDHODH 仅在 12 hpi 时显著增加；LvUMPS 和 LvCMPK 则在 24 hpi 时略有升高。酶活性方面，LvTKT 在 12 hpi 时活性显著增加，而在 24 hpi 时，LvTKT 和 LvPRPS 的活性均显著下降。这些结果表明，WSSV 主要在复制阶段（12 hpi）激活 PPP 和下游嘌呤 / 嘧啶合成。
- 基因沉默实验：通过 dsRNA 介导的基因沉默技术，抑制 PPP 和嘌呤 / 嘧啶合成途径中关键基因的表达。结果显示，在沉默相关基因后，WSSV 的 IE1 和 VP28 基因表达以及病毒基因组拷贝数均显著降低，这进一步证明了核苷酸从头合成对于 WSSV 复制的重要性。
- 信号通路的调节作用：研究人员使用一系列针对 Ras - PI3K - Akt - mTOR 通路的抑制剂处理对虾，然后检测相关基因的表达。结果发现，Ras、PI3K 和 mTORC1/2 均参与了 WSSV 感染过程中核苷酸从头合成的调节，但该通路对核苷酸代谢的调节作用并不一致，这暗示可能存在其他替代途径参与调控。
综合研究结论和讨论部分，这项研究首次全面地揭示了 WSSV 感染对虾后，葡萄糖和谷氨酰胺代谢重编程促进核苷酸从头合成的详细机制。不仅明确了谷氨酰胺在支持病毒复制方面的关键作用，还发现 Ras - PI3K - Akt - mTOR 通路并非是调控这一过程的唯一机制。这一成果为深入理解 WSSV 的致病机制提供了全新视角，也为开发针对 WSSV 感染的新型防治策略奠定了理论基础，有望在未来帮助对虾养殖业抵御 WSSV 的侵害，减少经济损失。
