代谢组学和转录组学联合揭示丙肝病毒与宿主之间的精彩博弈
日期:2018-04-12

  跟大家分享一篇Naturechemicalbiology上的文章“Nuclearreceptorscontrolpro-viralandantiviralmetabolicresponsestohepatitisCvirusinfection”。


  众所周知,病毒不具细胞结构,无法独立生长和复制,必须完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统完成自身的繁衍,具有高度寄生性,但同时,也会造成宿主细胞的代谢紊乱,引发各种代谢并发症,例如丙型肝炎病毒(hepatitisCvirus,HCV)侵染肝脏细胞后不仅引发肝炎,还会伴随着脂肪肝和II型糖尿病等代谢疾病。


  因此,了解病毒侵染对宿主细胞代谢系统的调节机制显得尤为重要。本文作者耶路撒冷希伯来大学YaakovNahmias教授课题组利用代谢组学和转录组学的联合应用,不仅检测出了HCV侵染肝脏原代细胞后引发的代谢途径的改变,还发现了几个在该过程中发挥重要转录调节作用的核受体,揭示了HCV与宿主细胞之间的精彩博弈。


  研究HCV侵染机制存在的一个主要限制是感染初期病人的活检样本不易获得,而体外培养条件下HCV对原代肝脏细胞的侵染率很低(~10%)。


  于是本文作者首先改良了体外培养肝脏原代细胞的体系,利用共氧培养方法(95%O2+5%CO2),实现了HCV的高侵染率(~50%)。然后利用代谢组学检测手段,比较被侵染细胞与正常细胞的代谢产物,发现病毒侵染会导致一个明显的由氧化磷酸化向糖酵解转化的过程(类似于癌症发生过程中的warburg效应),并且脂肪酸氧化和酮体生成途径上调,药物代谢途径上调,胆固醇和胆酸合成途径下调,形成一个HCV侵染引发的特殊代谢指纹(metabolicfingerprint)。


  然后作者利用转录组学手段检测出了200多个表达发生明显变化的基因,进而对这些基因的上游调控因子进行分析及功能验证,鉴定到了7个被激活的具有代谢调控功能的核膜受体。


  其中,抑制HNF4a可抑制病毒复制,说明该类受体是受病毒胁迫被激活,帮助病毒侵染,抑制PPARa或FXR可促进病毒复制,说明该类受体被激活是宿主对病毒侵染的应激反应,帮助宿主清除病毒,因此病毒与宿主细胞之间存在着众多博弈,已达到共存。作者后续的病人临床样本检测进一步佐证了上述结论。