葡萄糖是促進細胞代謝活動的主要營養素。 通過葡萄糖轉運蛋白吸收後，葡萄糖流經三個主要的葡萄糖代謝途徑：糖酵解，磷酸戊糖途徑（PPP）和己糖胺生物合成途徑（HBP）。這些代謝途徑具有不同的目的地和功能。一些實驗研究和臨床試驗表明，細胞因子風暴與廣泛的組織損傷和嚴重流感的不良預後直接相關。然而，對促進細胞因子風暴的機制或為什麼某些個體對病毒表現出過分反應而導致住院或死亡的程度瞭解甚少。
2020年4月15日，武漢大學劉實團隊（湖南農業大學為第一單位）在Science Advances 在線發表題為“O-GlcNAc transferase promotes influenza A virus–induced cytokine storm by targeting interferon regulatory factor–5”的研究論文，該研究證明了在A型流感病毒（IAV）引起的細胞因子風暴中，己糖胺生物合成途徑（HBP）相關的O連接的β-N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）信號傳導的基本功能。O-GlcNAc轉移酶（OGT）是蛋白質O-GlcNAcy酰化的關鍵酶，介導IAV誘導的細胞因子產生。該研究確定IAV誘導OGT與干擾素調節因子5（IRF5）結合，從而導致IRF5在絲氨酸430上的O-GlcNAcylation。K63連接的IRF5泛素化和隨後的細胞因子產生需要IRF5的O-GlcNAcylation。臨床樣本分析表明，IRF5被O-GlcNAcy酰化，IAV感染患者中較高的促炎細胞因子水平與較高的血糖水平相關。
總而言之，該研究確定了一種分子機制，在IAV感染期間HBP介導的O-GlcNAcylation調節IRF5功能，突出了IAV誘導的細胞因子風暴中葡萄糖代謝的重要性。
葡萄糖是促進細胞代謝活動的主要營養素。通過葡萄糖轉運蛋白吸收後，葡萄糖流經三個主要的葡萄糖代謝途徑：糖酵解，磷酸戊糖途徑（PPP）和己糖胺生物合成途徑（HBP）。這些代謝途徑具有不同的目的地和功能。與糖酵解和PPP相比，一小部分葡萄糖通過HBP代謝，生成終產物尿苷二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖（UDP-GlcNAc）。
O-連接的β-N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）轉移酶（OGT）介導UDP-GlcNAc向目標蛋白的絲氨酸（S）或蘇氨酸（T）殘基的轉移，稱為蛋白O-GlcNAcylation。相反，O-GlcNAcase（OGA）去除其修飾。由於OGT和OGA，O-GlcNAcylation是一個高度動態的過程。O-GlcNAcylation在許多關鍵的細胞過程中起著重要作用，包括轉錄，翻譯，核轉運，蛋白質穩定性和蛋白質-蛋白質相互作用。O-GlcNAcylation通過OGT相關的染色質修飾複合物調節轉錄，並直接修飾轉錄因子，例如核因子κB（NF-κB）以及信號轉導和轉錄激活因子3（STAT3）。
甲型流感病毒（IAV）是一種具有高度傳染性的單鏈RNA病毒，已在全球範圍內產生嚴重影響。IAV通過內吞作用感染上呼吸道和下呼吸道。感染後，機體會識別某些病毒成分，進而促進下游細胞和體液反應，包括“細胞因子風暴”。流感引起的細胞因子風暴與激進的促炎反應和對消炎反應的控制不足有關。一些實驗研究和臨床試驗表明，細胞因子風暴與廣泛的組織損傷和嚴重流感的不良預後直接相關。然而，對促進細胞因子風暴的機制或為什麼某些個體對病毒表現出過分反應而導致住院或死亡的程度瞭解甚少。
最近已證明，重新編程細胞代謝活動在免疫系統激活和過度炎症中起關鍵作用。一個廣泛接受的概念是免疫細胞生理學中嵌入的是代謝途徑和代謝產物，它們不僅為生長和存活提供能量和底物，而且還直接影響效應子的功能，分化和基因表達。以前的研究報道，免疫細胞中葡萄糖的攝取和利用增加，是急性炎症的標誌性特徵。然而，在IAV誘導的細胞因子風暴中OGT的總體作用仍然未知。最近報道說，
IAV通過干擾素（IFN）調節因子5（IRF5）誘導細胞因子風暴。在這項研究中，研究人員們發現OGT的基因缺失在體內和體外顯著削弱了IAV誘導的細胞因子風暴。此外，研究人員表徵了IAV誘導的S430上OGT介導的IRF5 O-GlcNAcy酰化是IRF5泛素化和激活炎症細胞因子表達的關鍵機制。總之，該研究發現證明了IAV感染導致葡萄糖代謝重新編程為HBP途徑，增強O-GlcNAc信號傳導和通過靶向IRF5促進炎性細胞因子表達的機制。
參考消息：
https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaaz7086
