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牛疱疹病毒1型(Bovine herpes virus 1,BoHV-1)是感染牛的重要病原体,可引起多种临床症状,如上呼吸道炎症和生殖系统炎症。病毒感染引起的免疫抑制和粘膜损伤可能引发继发性细菌或病毒感染,并最终导致牛呼吸道疾病综合征(Bovine respiratory disease complex,BRDC)。因此,BoHV-1 感染以及病毒引起的 BRDC 对全世界的养牛业,造成了巨大的经济损失。所有哺乳动物细胞都普遍产生活性氧(Reactive oxygen species,ROS),过量产生的ROS会破坏细胞成分例如脂质,蛋白质,核酸和碳水化合物。有研究表明ROS在疱疹病毒诱导的细胞死亡过程中发挥重要作用。线粒体是细胞内ROS的主要来源。据报道,BoHV-1感染诱导过量ROS产生导致线粒体膜电位(Mitochondrial membrane potential,MMP)和细胞内ATP水平降低。但是该病毒诱导过量ROS产生的分子机制并不清楚。本研究中,我们发现BoHV-1感染会引起DNA氧化损伤,而N-Acetyl-1-cysteine(NAC)或Diphenylene iodonium(DPI)抑制ROS产生并且可以抑制病毒感染引起的DNA损伤和细胞死亡,表明ROS参与了病毒诱导的DNA损伤。BoHV-1感染显著提高了线粒体呼吸链(Respiratory chain,RC)复合物Ⅱ和Ⅳ的重要标志蛋白SDHB和MTCO 1的蛋白表达水平。线粒体RC复合物组分的异常表达可能会部分紊乱线粒体的功能,从而支持BoHV-1感染减少ATP生成的报道。BoHV-1感染差异地调节抗氧化酶(超氧化物歧化酶 1(Superoxide dismutase 1,SOD1)、SOD2、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)的mRNA和蛋白质的表达。TFAM通过调节线粒体生物合成和维持线粒体功能稳态而影响呼吸链,TFAM受Nrf1和Nrf2调节。在病毒感染后期,TFAM表达增加,同时降低了 Nrf1和Nrf2的表达。这表明,病毒感染后TFAM表达不受其上游典型信号Nrf1或Nrf2的调控。Nrf2分子是调节ROS产生的重要信号分子,BoHV-1感染抑制Nrf2信号,但我们对其具体的分子机制并不清楚。在本研究中,BoHV-1感染后期不仅仅抑制了 Nrf2的表达,同时也抑制了其相关下游信号分子HO-1和NQO1的表达,表明病毒感染抑制了 Nrf2的传导。通常KEAP1与Nrf2结合介导泛素-蛋白酶体途径降解Nrf2,而DJ-1可以通过阻止Nrf2和KEAP1之间的蛋白质结合来稳定Nrf2的表达。BoHV-1感染后期,KEAP1增加而DJ-1降低了,这进一步支持了病毒感染促进Nrf2泛素化的发现。Nrf2的乙酰化对于核转运和转录激活至关重要。在本研究中我们发现BoHV-1感染显著降低了 Nrf2核蛋白的乙酰化水平,细胞核中形成了 foci,一部分Nrf2分布在了核膜上。因此Nrf2在细胞内分布的变化可能会导致其正常功能的改变。综上所述,我们首次揭示了 BoHV-1感染MDBK细胞会引起DNA损伤,ROS参与BoHV-1诱导的DNA损伤,进一步表明ROS对于病毒致病性有重要作用。我们发现线粒体RC复合物在BoHV-1感染中起重要的作用,且病毒感染改变了复合物中某些组分的表达是造成ROS过量产生的潜在原因之一。病毒感染还导致抗氧化酶以及线粒体相关信号通路Nrf1/Nrf2/TFAM途径发生改变。此外我们发现BoHV-1感染通过泛素化促进Nrf2降解,核Nrf2的重新定位和核Nrf2乙酰化的抑制等复杂机制抑制了 Nrf2信号传导途径。上述研究初步阐明了病毒感染诱导ROS产生及线粒体损伤的分子机制。