《Veterinary Microbiology》：Marek's disease virus hijacks host nucleotide metabolism via UL23-mediated c-Myc activation
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本研究针对马立克氏病病毒(MDV)如何劫持宿主代谢以支持其复制的科学问题，揭示了MDV通过其编码的胸苷激酶UL23，促进宿主转录因子c-Myc核转位，进而上调从头嘌呤合成相关基因（如PPAT、GART、ADSS2、GMPS）的表达，从而重塑宿主核苷酸代谢、促进病毒复制的分子机制。该研究阐明了致癌性疱疹病毒代谢重编程的一个新轴心，为以核苷酸代谢为靶点的抗病毒策略提供了新思路。
想象一下，有一种病毒，不仅能在家禽中引发致命的肿瘤，每年造成超过10亿美元的经济损失，还能巧妙地“劫持”被感染细胞的“能量工厂”和“原料车间”，为自己大量复制“偷工抢料”。这就是马立克氏病病毒（MDV），一种高度致癌的α-疱疹病毒。与许多大型DNA病毒一样，MDV拥有一个庞大的基因组（约180kb），其复制需要海量的核苷酸原料。然而，病毒自身缺乏完整的合成这些原料的流水线，因此，它们必须依赖并巧妙地操控宿主细胞的代谢网络。尽管已知MDV能重编程宿主细胞的糖酵解、谷氨酰胺分解和脂质代谢，但它如何精确地操控核苷酸代谢这一病毒基因组复制的核心环节，长期以来一直是个谜。为了解决这个问题，扬州大学的研究团队展开了一项深入研究，相关成果发表在《Veterinary Microbiology》期刊上。
研究人员综合利用了多种前沿技术手段来解析这一复杂过程。他们首先通过非靶向代谢组学，对比分析了MDV感染与未感染的鸡胚成纤维细胞（CEF）的代谢物谱变化，系统揭示了感染导致的全局性代谢重编程。为了探究特定病毒基因的功能，他们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了UL23基因敲除的重组病毒（MDV-ΔUL23）。通过转录组学分析公共数据库（GEO: GSE208411）的数据，并结合定量逆转录PCR、蛋白质印迹、免疫荧光共聚焦显微术等技术，研究人员在分子和细胞水平上验证了UL23、c-Myc与核苷酸合成基因之间的调控关系。此外，他们还通过外源性添加嘌呤（腺嘌呤、鸟嘌呤）或使用嘌呤合成抑制剂6-巯基嘌呤（6MP）进行功能获得和功能缺失实验，明确了核苷酸代谢对病毒复制的直接影响。
3.1. 全局代谢组学分析揭示MDV在鸡胚成纤维细胞中诱导代谢重编程
代谢组学分析显示，MDV感染48小时后，CEF细胞中有344种代谢物发生显著变化。正交偏最小二乘判别分析模型清晰区分了感染组与对照组。其中，核苷酸代谢通路显著富集，有19种相关代谢物（如胞苷、脱氧腺苷、次黄嘌呤、腺嘌呤）水平上调，表明MDV感染激活了宿主细胞的核苷酸合成代谢。
3.2. MDV感染显著改变CEF细胞中的核苷酸代谢
KEGG通路富集分析进一步确认，嘌呤代谢和嘧啶代谢通路是受MDV影响最显著的途径之一。同时，三羧酸循环中的部分中间产物（如异柠檬酸、α-酮戊二酸）也上调，这些产物可为核苷酸合成提供碳骨架和氮源。亚细胞定位分析发现，差异代谢物中有32.97%定位于线粒体基质，凸显了线粒体在满足病毒复制的高能量和生物合成需求中的核心作用。
3.3. 核苷酸合成代谢在MDV复制中的作用
功能实验证实，核苷酸代谢的激活直接促进MDV复制。外源性补充腺嘌呤和鸟嘌呤能增强病毒基因（meq, gB）转录和蛋白表达，并增加病毒噬斑数量。相反，使用嘌呤合成抑制剂6MP或敲低嘌呤合成关键酶GMPS，则会显著抑制MDV复制。此外，MDV感染上调了多个从头嘌呤合成关键基因（PPAT, GART, ADSS2, GMPS）的mRNA水平，证明病毒激活了宿主的从头合成途径。
3.4. MDV UL23基因在核苷酸合成代谢中的作用
转录组数据分析发现，MDV的UL23基因与宿主核苷酸代谢基因的表达呈强正相关。UL23编码病毒胸苷激酶。与野生型病毒相比，UL23敲除病毒（MDV-ΔUL23）感染后，宿主细胞的核苷酸代谢通路富集程度下降，相关代谢物水平降低，从头嘌呤合成基因的表达也显著下调。而过表达UL23则能上调这些基因的表达，表明UL23是MDV重编程宿主核苷酸代谢的关键病毒因子。
3.5. UL23通过促进c-Myc核转位增强核苷酸合成代谢
机制探索发现，MDV感染虽未改变c-Myc的mRNA水平，但提升了其蛋白水平并促进其核定位。UL23在此过程中起关键作用：过表达UL23能增加c-Myc在核内的积累，两者在核内共定位；而感染MDV-ΔUL23则减少c-Myc的核定位。功能上，敲低c-Myc会抑制从头嘌呤合成基因的转录，而敲低mTOR或ATF4则无此效果，表明c-Myc是UL23下游激活核苷酸合成的关键转录因子。
3.6. UL23与c-Myc协同促进MDV复制
验证实验表明，敲低c-Myc或敲除UL23都会显著抑制MDV的复制。而这种抑制可被外源性补充腺嘌呤和鸟嘌呤部分挽救。同时，在UL23缺失的情况下，过表达c-Myc能部分恢复核苷酸合成基因的表达水平。这些结果证明，UL23通过促进c-Myc核转位，激活核苷酸合成，从而为MDV复制提供原料，形成了一个清晰的“UL23→c-Myc→核苷酸合成→病毒复制”调控轴。
研究结论与意义
本研究首次系统阐明了马立克氏病病毒劫持宿主核苷酸代谢的全新分子机制。核心结论是：MDV通过其编码的胸苷激酶UL23，促进宿主核心转录因子c-Myc的核转位与激活；核内c-Myc进而作为“总开关”，上调包括PPAT、GART、ADSS2、GMPS在内的从头嘌呤合成通路关键基因的转录，从而驱动宿主细胞的核苷酸生物合成，为病毒庞大的DNA基因组复制提供充足的原料库，最终促进病毒的高效复制。该机制可概括为“UL23-c-Myc-核苷酸代谢”轴。
这一发现具有多重重要意义。在理论层面，它揭示了致癌性α-疱疹病毒一种前所未有的代谢劫持策略：不同于单纯编码代谢酶（如单纯疱疹病毒），MDV选择“劫持”宿主细胞的全局转录调控中枢c-Myc，以更“经济”的方式协调整个核苷酸合成网络。这为了解病毒与宿主在代谢层面的复杂博弈提供了新视角。在实践层面，该研究指出了潜在的抗病毒新靶点。针对“UL23-c-Myc-核苷酸代谢”轴中的任一环节（如开发UL23抑制剂、干扰c-Myc核转位或使用核苷酸合成抑制剂），都可能有效抑制MDV复制，为防控每年造成巨大经济损失的马立克氏病提供了新的药物研发思路。此外，由于c-Myc在多种人类癌症和病毒相关疾病中异常激活，此研究揭示的病毒操控c-Myc以驱动代谢重编程的模式，也可能为理解EB病毒、卡波西肉瘤相关疱疹病毒等其他致癌疱疹病毒的致病机制提供重要借鉴。
