Micropterus salmoides(梭鲈)中的弹状病毒G蛋白与VDAC(电压依赖性阳离子通道)相互作用,从而触发由线粒体DNA/cGAS-STING通路介导的抗病毒免疫反应

时间:2026年4月16日
来源:Fish & Shellfish Immunology

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RNA病毒MSRV通过激活宿主cGAS-STING通路抑制感染,其中MSRV-G蛋白与线粒体膜VDAC1/2相互作用,诱导寡聚化并调控通路激活。该研究在鱼类中首次揭示MSRV-G蛋白通过VDAC1/2调控cGAS-STING通路,抑制病毒复制,为抗病毒策略提供新靶点。

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强竹|谢谷|赵卢川|张泽生|黄梦梦|辉飞|杨顺
浙江科技大学生命科学与医学院,杭州,310018,中国

摘要

已经发现RNA病毒能够触发cGAS-STING通路,尽管其背后的分子机制尚未完全明了。此外,Micropterus salmoides杆状病毒(MSRV)作为一种RNA病毒,是大型口黑鲈(Micropterus salmoides)的重要病原体,但它与宿主的相互作用机制仍不为人所熟知。在本研究中,我们的结果显示,MSRV感染和MSRV-G蛋白转染均上调了cGAS和STING的mRNA及蛋白质水平,并增强了干扰素相关基因的表达,表明cGAS-STING通路可能被激活。此外,在MSRV感染和MSRV-G转染后,细胞质中的线粒体DNA(mtDNA)水平也显著增加。值得注意的是,MSRV-G蛋白被证实能与线粒体膜上的VDAC1/2相互作用,而MSRV-G转染会显著增加VDAC1/2的寡聚化水平。当VDAC1/2被NSC15364抑制时,MSRV-G蛋白诱导的cGAS和STING在mRNA及蛋白质水平的上调以及干扰素相关基因的表达也随之被抑制。此外,MSRV转染能够抑制MSRV感染,而NSC15364处理则显著减弱了这种抑制作用。综上所述,这些发现表明MSRV-G蛋白可能通过激活宿主的cGAS-STING通路来抑制MSRV感染,其中VDAC1/2在此过程中起着关键作用。本研究显著推进了我们对硬骨鱼类中cGAS-STING通路识别RNA病毒机制的理解,并为MSRV的预防和控制提供了新的靶点和见解。

引言

环状GMP-AMP合成酶(cGAS)属于核苷酸转移酶家族,能够识别细胞质中的双链DNA(dsDNA)并激活STING-干扰素通路以启动免疫反应[1]。越来越多的证据表明,cGAS-STING通路在宿主抵御DNA病毒感染中起着关键作用:cGAS在细胞质中识别病毒DNA后发生构象变化,并催化产生第二信使cGAMP,后者与内质网上的STING二聚体结合[[2], [3], [4]]。激活后,STING发生构象变化并转移到高尔基体,在那里它招募并激活TBK1以磷酸化IRF3,进而形成IRF3二聚体,使其转运到细胞核并诱导I型干扰素的表达,从而介导抗病毒反应[[4], [5], [6], [7]]。尽管硬骨鱼类作为变温脊椎动物的免疫系统不如哺乳动物发达,但它们仍维持着功能正常的cGAS-STING通路,这一点已在鲫鱼(Carassius auratus)、草鱼(Ctenopharyngodon idella)和斑马鱼(Danio rerio)的研究中得到证实[[8], [9], [10]]。这些研究表明,硬骨鱼类的cGAS特异性结合dsDNA(poly(dA:dT))而不结合RNA类似物(poly(I:C)[[8], [9], [10]],而STING则调节干扰素的表达[[11], [12], [13], [14], [15], [16]]。与哺乳动物类似,硬骨鱼类的cGAS也能激活依赖STING的NF-κB和I型干扰素信号通路,这一点在斑马鱼的研究中得到了特别验证[8,9]。
除了DNA病毒外,最近的研究还表明cGAS-STING通路在RNA病毒感染中也起着关键作用。缺乏cGAS或STING的细胞和小鼠对RNA病毒(包括登革热病毒(DENV)、仙台病毒(SeV)、水疱性口炎病毒(VSV)和西尼罗河病毒(WNV)的易感性增加[[17], [18], [19], [20]]。尽管RNA病毒的遗传物质是RNA,无法被cGAS直接识别,但cGAS-STING通路仍可通过不同于DNA病毒识别的机制被激活。除了病毒DNA外,cGAS还能感知释放到细胞质中的宿主DNA,这表明RNA病毒可能通过诱导宿主DNA泄漏间接激活cGAS-STING通路[7,[19], [20], [21], [22]]。这种机制在甲型流感病毒、麻疹病毒和诺如病毒的感染中也有观察到,病毒感染会引发细胞质中宿主DNA的释放,从而导致cGAS的识别和STING通路的激活[7,19,22]。然而,不同RNA病毒诱导宿主DNA释放的具体机制尚不清楚,目前尚未在硬骨鱼类中进行相关研究。
Micropterus salmoides杆状病毒(MSRV)是一种属于Rhabdoviridae科的单链负义RNA病毒,主要感染大型口黑鲈(Micropterus salmoides)的幼鱼,导致大量死亡,并对其水产养殖业构成日益严重的威胁,因为其感染范围持续扩大[[23], [24], [25]]。然而,MSRV与其宿主之间的相互作用机制仍不完全清楚,这阻碍了病毒预防和控制技术的发展。我们的最新研究发现,MSRV感染会上调大型口黑鲈中cgassting基因的表达[23]。在本研究中,我们证实MSRV感染和MSRV-G转染都能激活cGAS-STING通路。此外,位于线粒体膜上的VDAC1/2可能在MSRV-G蛋白激活cGAS-STING通路中起关键作用。我们还发现,由MSRV-G激活的cGAS-STING通路对MSRV感染具有早期抗病毒效果。这些发现揭示了RNA病毒MSRV诱导cGAS-STING通路激活的潜在新机制,扩展了我们对硬骨鱼类中cGAS-STING通路识别RNA病毒机制的理解,并为MSRV的预防和控制提供了新的靶点和见解。

鱼类和伦理声明

实验所用的大型口黑鲈幼鱼(约3-4厘米)来自中国浙江省湖州的商业养鱼场。鱼在配备沙滤系统的充气淡水水族箱(28 ± 0.5°C)中适应了一周,并喂食商业饲料。在整个实验期间,环境条件和喂养方案保持不变。采样前,使用100 mg/L的乙基3-氨基苯甲酸甲磺酸盐(MS-222)对鱼进行麻醉。
所有动物实验均获得了

MSRV感染触发线粒体DNA/cGAS-STING通路介导的抗病毒免疫反应

为了研究MSRV与cGAS-STING通路之间的相互作用,我们分析了MSRV感染后的GF-1细胞中cgassting和干扰素相关基因的表达变化。qRT-PCR分析显示,MSRV刺激后干扰素相关基因(ifnα, ifnγ, irf3isg15的表达显著上调(图1A–D)。同时,我们观察到MSRV也上调了cgassting基因的表达(图1E和F),表明这种RNA病毒可能激活了cGAS-STING通路

讨论

cGAS-STING通路通过检测细胞质中的DNA并介导干扰素的表达,发挥重要的抗病毒防御作用[1]。虽然DNA病毒通过其基因组中的双链DNA激活这一通路[[2], [3], [4]],但新的证据表明,即使没有病毒DNA,RNA病毒也能刺激cGAS-STING信号通路[7,[19], [20], [21], [22]]。作为RNA病毒的MSRV,在感染后也能上调大型口黑鲈中cgassting基因的表达[23]。在本研究中

作者贡献

概念构思:杨顺、辉飞;方法学:杨顺、强竹、谢谷、张泽生;实验研究:赵卢川;数据整理:杨顺、谢谷;验证:强竹、张泽生、赵卢川;正式分析:杨顺、辉飞;初稿撰写:杨顺、黄梦梦、辉飞;审稿与编辑:杨顺、黄梦梦、辉飞;资金获取:杨顺、辉飞。

利益冲突

所有作者均声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢南阳师范大学的秦英辉博士提供的GF-1细胞和针对MSRV-G蛋白的mAb。本项目得到了国家自然科学基金(编号:32102824)、浙江省农业农村厅的项目(编号:2025SNJF090)以及贵州省2024年关键技术研发计划(编号:79)的资助。

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