赤点石斑鱼神经坏死病毒（RGNNV）是重要的海水养殖鱼类病毒性病原，可感染石斑鱼、卵形鲳鲹、黄姑鱼和鲷鱼等主要海水鱼养殖鱼类，感染死亡率超过90%，给海水鱼养殖带来巨大损失。该病毒主要造成幼鱼脑细胞空泡化，导致脑组织坏死，这是引起鱼苗死亡的主要原因，但长久以来病毒诱发细胞空泡化损伤脑组织的分子机制不清楚。
近日，华南农业大学秦启伟教授团队在Zool Res期刊发表题为"GPR143 mediates virus-induced cytoplasmic vacuolation through the MKK6–p38 pathway in teleosts"的研究论文。研究以石斑鱼和基因编辑斑马鱼为核心模型，系统证实GPR143是RGNNV诱导细胞空泡化的关键宿主因子，发现了GPR143-MKK6-p38β-mTORC1级联信号传导通路，病毒衣壳蛋白在胞内结合GPR143，逐级激活下游激酶，促使自噬体与溶酶体异常融合，最终造成神经细胞空泡化坏死。
1. GPR143是促细胞空泡化关键基因，不影响病毒复制
RGNNV感染会上调脑组织gpr143表达；细胞实验证实，过表达GPR143会加剧空泡，敲低则明显缓解（图1）。但无论上调或下调该基因，病毒拷贝数、病毒蛋白含量均无变化。这一结果直接说明GPR143只调控病毒引发的宿主细胞损伤，完全不参与病毒自身复制增殖。
图1. GPR143促进RGNNV诱导的细胞空泡化
2. GPR143并非病毒细胞膜受体，仅胞内结合病毒衣壳蛋白CP
传统GPCR多在细胞膜介导病毒入侵，但GPR143定位于自噬体、溶酶体等胞内膜结构。荧光原位杂交与共免疫沉淀结果进一步明确GPR143的作用定位，GPR143并非细胞膜病毒受体（图2），不会介导病毒入侵，仅在病毒完成胞内复制后，与病毒衣壳蛋白CP在细胞内部结合，启动下游损伤信号。
图2. GPR143可与RGNNV衣壳蛋白发生相互作用，但不是功能性受体
3. GPR143-MKK6-p38β调控自噬体-溶酶体异常融合
病毒感染促进GPR143与MKK6结合，而MKK6特异性激活p38β亚型并使其磷酸化，进而驱动自噬体（LC3 标记）与溶酶体（LAMP1 标记）大量融合，细胞器膜堆积形成大量空泡；使用p38抑制剂可显著缓解脑组织空泡病变和石斑鱼苗的死亡率（图3）。
图3. MKK6通过 p38 信号通路调控RGNNV诱导的细胞空泡化
4. 下游mTORC1是空泡形成的最终效应元件
p38β激活后会进一步介导mTORC1通路活化，蛋白免疫印迹与荧光成像证实，抑制通路上游任意一环，都能降低mTORC1磷酸化水平、减弱自噬体-溶酶体融合（图4），这些结果表明RGNNV衣壳蛋白CP结合胞内GPR143，招募MKK6激活p38β，进而上调mTORC1信号，造成自噬体与溶酶体异常融合，最终催生大量细胞质空泡，引发脑组织空泡、鱼苗死亡。
图4. mTORC1位于p38下游并参与介导RGNNV诱导的细胞空泡化
5. 斑马鱼敲除模型证实GPR143在RGNNV诱导细胞空泡化过程中的功能
最后，研究构建gpr143敲除的斑马鱼模型，发现野生型斑马鱼感染RGNNV后，脑组织mkk6、p38β基因表达显著上调，脑部出现大量空泡，攻毒死亡率上升；而gpr143纯合敲除斑马鱼体内通路基因无明显激活，脑部仅出现轻微空泡，死亡率降低，且两组斑马鱼病毒载量无差异（图5）。斑马鱼实验进一步证实了石斑鱼中GPR13的功能表型，证明该通路在硬骨鱼类中高度保守。
图5. GPR143基因敲除斑马鱼模型证实GPR143在调控RGNNV引起细胞空泡化过程中的功能
整体而言，本研究阐明了RGNNV通过GPR143–MKK6–p38–mTOR相关通路诱导硬骨鱼类细胞空泡化的全新分子机制。为鱼类抗病毒育种、宿主靶向抗病毒药物开发提供全新研究方向，对推动海水鱼养殖产业提质增效具有重要科学与经济价值。
本论文的第一作者为华南农业大学副教授王庆，华南农业大学秦启伟教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和广东省重点研发计划等项目的资助。
文/图 海洋学院
