《Fish & Shellfish Immunology》：Virus-host metabolic interaction: SGIV-induced protein lactylation suppresses viral propagation
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本研究发现新加坡鲈鱼虹彩病毒（SGIV）感染导致鲈鱼脾细胞乳酸积累和蛋白L-丙氨酸化，引发氧化磷酸化基因上调及免疫应激反应，证实外源乳酸对病毒抑制及细菌清除具有双重作用。
赵明明|李嘉曦|刘明珠|潘颖|苏思宁|秦向谋|高艳霞|黄琳|赖俊祥|蔡佳|陈华普|于青|李鹏飞
广西海洋科学院，广西科学院，广西水生生物技术与现代生态水产养殖重点实验室，广西渔业重大疾病控制与高效健康养殖产业技术工程研究中心，中国广西南宁市
摘要
新加坡石斑鱼虹彩病毒（SGIV）的预防和治理一直是一个具有挑战性的问题，这主要是由于我们对SGIV与宿主之间相互作用机制的了解有限。本研究调查了石斑鱼脾脏（GS）细胞在SGIV感染后的代谢和蛋白质修饰变化。SGIV感染在感染后12小时导致GS细胞中乳酸显著积累，并使蛋白质的乳酸化水平上调。转录组分析显示，SGIV感染引起了宿主细胞的代谢重编程，其特征是氧化磷酸化相关基因显著上调，同时免疫调节功能失调。蛋白质组学分析进一步表明，SGIV感染上调了参与应激反应和免疫调节信号通路的蛋白质（如AMPK、HIF-1、TGF-β），而与基本代谢途径相关的蛋白质则普遍下调。乳酸化蛋白质组学分析显示，SGIV感染在关键蛋白质（包括CaM、MEK1/2、ERK1/2、Hsp90、Hsp70等）上引发了广泛的乳酸化修饰，这表明乳酸化在病毒感染期间对宿主细胞功能的系统重编程中起着关键作用。功能实验证实，外源性乳酸在不对GS细胞产生细胞毒性的浓度下，能够显著抑制SGIV的复制，并表现出广谱抗菌活性。总之，SGIV感染通过重塑乳酸代谢和诱导蛋白质乳酸化来调节宿主的免疫反应、代谢适应和信号转导，而乳酸本身具有作为抗病毒剂和抗菌剂的双重生物学功能。
引言
随着生活水平的提高和对健康问题的关注增加，对营养丰富的水产品的需求不断增长，推动了水产养殖的快速发展，使其成为保障粮食安全和促进经济增长的重要组成部分[1]。然而，近年来环境污染和疾病爆发给水产养殖业带来了重大损失[2]。特别是由虹彩病毒[3]、疱疹病毒[4]、丝状病毒[5]等引起的病毒性疾病，严重阻碍了水产养殖的发展[2]。
其中，虹彩病毒是影响海洋和淡水养殖鱼类（如软壳龟（Trionyx sinensis）、石斑鱼（Epinephelus ssp.）、大黄鱼（Pseudosciaena crocea）、大口黑鲈（Micropterus salmoides）等）的最严重的病毒病原体之一[6]、[7]、[8]、[9]。最近，从患病的石斑鱼中分离出了一种新的虹彩病毒科成员SGIV[10]、[11]，该病毒对石斑鱼的传染性极强，感染SGIV的鱼类死亡率在一周内超过90%，给养殖户造成了巨大的经济损失[11]。
SGIV属于核细胞病毒门（Nucleocytoviricota）中的Ranavirus属，是一种双链DNA病毒，对石斑鱼具有高度致病性[3]、[12]。研究表明，石斑鱼的脾脏是SGIV的靶器官，感染后会出现出血和肿大[13]、[14]。SGIV主要通过SGIV-sema和SGIV-VP018逃避免疫系统的攻击[15]、[16]，并通过SGIV-VP12逃避Epinephelus coioides的免疫反应[13]，并利用Epinephelus coioides中的JNK1等宿主因子来抑制抗病毒信号通路，激活转录因子以实现高效感染和复制[17]等。同时，Epinephelus coioides的TRIM23、RIP1和RIP2能够抑制病毒感染并对SGIV表现出抗病毒活性[18]、[19]、[20]。这些研究很好地阐明了病毒与宿主蛋白质之间的复杂相互作用。然而，很少有研究从代谢和蛋白质修饰的角度探讨石斑鱼对SGIV感染的反应。
许多病毒感染的一个特征是伴随有氧糖酵解导致乳酸的大量积累[21]。乳酸的过度积累促进了蛋白质的乳酸化，从而在病毒感染中发挥作用。例如，ALKBH5的乳酸化激活了宿主的先天免疫反应，抑制了DNA疱疹病毒（包括单纯疱疹病毒1型HSV-1、卡波西肉瘤相关疱疹病毒KSHV和猴痘病毒MPXV）的复制[22]。白斑综合征病毒（WSSV）在Marsupenaeus japonicus中诱导了组蛋白的乳酸化并促进了病毒感染[23]。鉴于乳酸代谢和蛋白质乳酸化在病毒感染过程中的作用，它们有望成为水产养殖中的新型抗病毒策略。因此，我们旨在研究SGIV感染期间GS细胞中是否会出现乳酸含量和蛋白质乳酸化的现象。
实验部分
实验材料、SGIV感染及细胞凋亡检测
为了评估病毒感染是否会在体外诱导细胞积累乳酸，我们研究了SGIV对Epinephelus coioides来源的GS细胞的影响。实验组中，SGIV的感染复数（MOI）为1.5。培养的细胞与对照组一样，加入了体积相同的PBS（pH 7.4，0.01 M）。处理后6小时和12小时分别收集细胞样本，用于观察细胞形态和评估细胞死亡情况。
SGIV感染诱导GS细胞中乳酸的积累
为了确定SGIV是否影响石斑鱼的乳酸代谢和蛋白质乳酸化，我们观察了SGIV感染下GS细胞的生长和存活状况，以确定最佳检测时间点。结果表明，与对照组相比，SGIV感染在6小时和12小时时显著诱导了GS细胞的凋亡和坏死（图1A–D）。以感染后12小时作为观察点，我们发现乳酸积累显著增加。
讨论
传统观点认为，细胞代谢主要为生物体提供能量和大分子合成的底物，而免疫反应负责抵御病原体。然而，过去十年的研究表明，代谢和免疫紧密相关，这一新兴领域被称为“免疫代谢”[25]。在病毒感染期间，宿主细胞的代谢模式会发生显著变化，这一过程被称为“代谢重编程”。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报道工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国自然科学基金（32373175）、广西自然科学基金（2022JJA130074）、广西青年精英科学家资助计划（GXYESS2025204）、广西科技计划（GUIKEFA[2024]102-2）和来宾科技计划（Laikechan 241519）的财政支持。
