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新城疫病毒（Newcastle disease virus,NDV）是一种有囊膜的单股负链RNA病毒,属副黏病毒科成员,对鸡和多种禽类具有高度致病性和致死性,造成巨大的经济损失,严重威胁养禽业的发展。病毒作为一种严格胞内寄生物,需要通过操控宿主细胞代谢和代谢资源,为其自身生存和增殖创造有利条件。本研究利用代谢组学和分子生物学等方法以NDV诱导感染细胞发生代谢重编程为切入点,探究NDV感染细胞氨基酸的代谢规律以及调节的重要途径,阐明细胞氨基酸代谢改变对NDV增殖的影响及其调节机制。主要研究内容如下:1.采用UHPLC-QTOF-MS对NDV强毒株Herts/33感染的DF-1细胞和鸡的肺组织进行了代谢组学分析,体外和体内试验结果表明,NDV感染打破了DF-1细胞和肺组织内代谢稳态,促进其代谢重编程,显著地影响宿主细胞的氨基酸代谢和核苷酸代谢。这些代谢物和代谢通路的鉴定将为进一步了解NDV复制需要和发病机制提供重要信息。2.通过UHPLC-MS靶标代谢组学分析,阐明了NDV感染DF-1和A549细胞后的氨基酸代谢变化,其中谷氨酸和天冬氨酸明显增加;对纯化后NDV、细胞DF-1和A549的氨基酸相谱组成分析显示,NDV对谷氨酸和天冬氨酸具有一定偏嗜性。这从氨基酸代谢角度对NDV能够在DF-1和A549细胞上有效快速复制提出了可能解释。3.通过对NDV感染宿主细胞后氨基酸转运体的变化情况进行检测分析,我们发现在NDV感染细胞中氨基酸转运体SLC1A3显著上调表达。通过siRNA、药物处理和构建细胞系的方法下调SLC1A3表达后,NDV的复制水平明显被抑制。这些结果表明NDV可通过上调被感染细胞中SLC1A3的表达以有利于自身复制。4.NDV复制需要谷氨酰胺,且对其浓度有一定的剂量依赖性。通过对谷氨酰胺转运体和谷氨酰胺代谢过程中相关酶进行检测分析,我们发现GOT1和GPT与NDV的复制密切相关。通过13C标记谷氨酰胺示踪试验结果表明,NDV感染后会导致谷氨酰胺代谢改变,能够促进谷氨酰胺分解代谢和谷氨酸的生成。5.通过免疫荧光方法和蛋白免疫印迹分析,我们发现SLC1A3可位于细胞膜、线粒体和溶酶体上,并且NDV感染细胞后可通过激活p53和NF-κB通路上调SLC1A3的表达,从而有助于谷氨酸的转运、生成和维持TCA循环。综上所述,本研究发现NDV感染后可显著影响宿主的氨基酸代谢,并且首次发现NDV可通过上调被感染细胞中SLC1A3的表达有利于自身复制。此外,本研究还发现谷氨酰胺与NDV的复制也密切相关,NDV感染后能够促进谷氨酰胺分解代谢和谷氨酸的转运和生成。这些研究结果将有助于我们了解NDV复制过程中对氨基酸的需求及其对细胞氨基酸代谢的调节作用,为今后的科学研究提供线索和方向。