KAT8介导的组蛋白H3K27乙酰化维持由灭活白斑综合征病毒诱导的虾类抗病毒训练免疫

Histone H3K27 acetylation mediated by KAT8 maintains antiviral trained immunity in shrimp induced by inactivated white spot syndrome virus.

作者信息Li-Xia Lv, Peng Zhang, Ying Ma, Yue Sun, Hao Wang, Xiao-Fan Zhao, Jin-Xing Wang
PMID40885857
发布时间2025-08-30
DOI10.1038/s42003-025-08767-5

实验完整度

包含体内RNAi、抑制剂处理、ChIP-seq、ChIP-qPCR、代谢物检测、存活率分析等多个独立证据层级,并明确进行功能验证和机制验证。

主要模型

日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus) UV-WSSV训练虾模型 WSSV感染虾模型

重点核对

UV-WSSV训练剂量:1.0×10^5拷贝/虾 WSSV攻击剂量:1.0×10^7拷贝/虾 Kat8基因敲低效率确认 MG149抑制剂浓度梯度(0,1,5,10μM) 2-DG和SB抑制剂处理方案

摘要

虾类养殖对全球粮食安全至关重要,但白斑综合征病毒(WSSV)等病毒性疾病造成毁灭性的经济损失,凸显了对有效疾病控制策略的迫切需求。虽然在虾等无脊椎动物中观察到接触病原体后的训练免疫,但其潜在的分子机制仍然难以捉摸。在此,我们揭示赖氨酸乙酰转移酶KAT8介导的组蛋白H3K27ac对日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)的抗病毒防御至关重要。我们证明紫外线灭活的WSSV(UV-WSSV)通过依赖KAT8的H3K27ac诱导虾的抗病毒训练免疫。UV-WSSV训练增强糖酵解和三羧酸(TCA)循环,增加乙酰辅酶A的产生。这种乙酰辅酶A为KAT8活性提供燃料,在NF-κB样转录因子Dorsal的启动子处沉积H3K27ac标记。这种表观遗传修饰上调Dorsal表达,导致随后WSSV攻击时抗病毒细胞因子Vago5和抗菌肽(AMPs)的产生增强。此外,H3K27ac直接激活关键糖酵解基因(Hk2、Pk、Ldh),创建一个维持代谢重编程的前馈环路。我们的工作揭示了保守的KAT8-H3K27ac轴通过整合代谢-表观遗传串扰驱动无脊椎动物的训练免疫,类似于哺乳动物系统。这些发现为开发抗病毒疫苗和可持续免疫刺激剂以控制虾类养殖中的疾病提供了关键的理论基础。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
UV-WSSV诱导的虾类抗病毒训练免疫是否涉及表观遗传修饰和代谢重编程,其分子机制是什么?
核心机制
UV-WSSV训练增强糖酵解和TCA循环,增加乙酰辅酶A产生,为KAT8提供辅因子,促进H3K27ac在Dorsal启动子沉积,上调Dorsal表达,进而增强Vago5和AMP产生;同时H3K27ac直接激活糖酵解基因形成前馈环路。
主要证据
通过UV-WSSV训练模型、RNAi敲低Kat8、KAT8抑制剂MG149处理、ChIP-seq和ChIP-qPCR、代谢物检测及存活率分析,证实KAT8介导的H3K27ac对训练免疫至关重要。
研究意义
揭示了无脊椎动物训练免疫的保守机制,为虾类养殖中抗病毒疫苗和可持续免疫刺激剂的开发提供理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

UV-WSSV训练免疫模型的建立

建立训练免疫模型以研究UV-WSSV诱导的抗病毒免疫记忆

用紫外线灭活WSSV(UV-WSSV)注射虾,5天后用活WSSV攻击,评估存活率

2

KAT8介导组蛋白乙酰化的鉴定

鉴定参与H3K27ac修饰的赖氨酸乙酰转移酶(KATs)

通过RNAi筛选候选KATs,检测WSSV感染后H3K27ac和H4K16ac水平;使用MG149抑制剂验证

3

KAT8抗病毒功能验证

验证KAT8是否抑制WSSV复制并影响存活

敲低Kat8或使用MG149处理后感染WSSV,检测病毒基因表达、病毒拷贝数和存活率

4

代谢重编程分析

探究UV-WSSV训练是否增强糖酵解和TCA循环

检测葡萄糖、乳酸、丙酮酸、柠檬酸和乙酰辅酶A含量,以及糖酵解和TCA关键酶基因表达

5

H3K27ac靶基因鉴定

鉴定H3K27ac修饰直接调控的靶基因

通过ChIP-seq和ChIP-qPCR分析UV-WSSV训练虾血细胞中H3K27ac修饰的基因启动子区域

6

机制验证

验证KAT8介导的H3K27ac调控Dorsal及下游效应分子

敲低Kat8后检测H3K27ac在Dorsal启动子的富集,以及Dorsal、Vago5、Ficolin、AMPs的表达

7

体内效果评估

评估训练免疫对虾存活率的影响及KAT8的关键作用

比较UV-WSSV训练组与对照组虾的存活率,并观察Kat8敲低后存活率变化

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
TRIzol试剂Bioteke--
cDNA合成试剂盒(5x All-in-One RT MasterMix)Applied Biological Materials-abm--
T7转录试剂盒Thermo Fisher ScientificEP0111
MG149MedChemExpressHY-15887
2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)AbMoleM5140
SB204990TargetMol--
RIPA裂解缓冲液SolarbioR0020
组蛋白提取试剂盒BestBioBB31171
抗组蛋白H3多克隆抗体Proteintech17168-1-AP
抗乙酰赖氨酸抗体ImmunechemICP0380
抗乙酰化组蛋白H3-K27兔多克隆抗体ABclonalA7253
抗乙酰化组蛋白H3-K9兔多克隆抗体ABclonalA7255
抗乙酰化组蛋白H4-K16兔多克隆抗体PTM BIOPTM-122
二抗ZSGB-BioZB2308
增强化学发光(ECL)Tanon--
抗H3K27ac抗体Cell Signaling Technology8173
MinElute PCR纯化试剂盒QIAGEN28006
TruePrep DNA文库制备试剂盒V2(Illumina)VazymeTD501
葡萄糖含量检测试剂盒SolarbioBC2500
乳酸含量检测试剂盒SolarbioBC2230
柠檬酸含量检测试剂盒SolarbioBC2155
乙酰辅酶A ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0125

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物和病毒感染
虾规格(约10g)、饲养条件(水温20-22°C、盐度35‰)、WSSV感染剂量(1.0×10^8拷贝/虾)、注射方式(第三腹节肌肉注射)
阅读提示:Methods - Animals and virus
训练免疫模型
UV-WSSV剂量(1.0×10^5拷贝/虾)、WSSV攻击剂量(1.0×10^7拷贝/虾)、训练后5天攻击
阅读提示:Methods - Establishment of the trained immunity model
RNA干扰
dsRNA注射剂量(50μg/虾)、注射次数(两次,间隔24小时)、基因敲低效率验证
阅读提示:Methods - RNA interference assay
抑制剂处理
MG149浓度(0,1,5,10μM)、处理时间(6小时)、2-DG浓度(36mM,100μl,24小时)、SB浓度(100μM,48小时)
阅读提示:Methods - Inhibitor assay
分子检测
qPCR内参基因(Ef-1α)、Western blot抗体稀释比例、ChIP-seq条件
阅读提示:Methods - Quantitative real-time RT‒PCR, Western blotting, ChIP-seq
存活率分析
每组30只虾、监测持续时间(5-6天)、统计方法(Kaplan-Meier, log-rank)
阅读提示:Methods - Survival rate analysis