Upon antigenic stimulation, CD4

Virus actively interfaces with host metabolism because viral replication relies on host cells to provide nutrients and energy. For efficient viral replication in culture, vaccinia virus (VACV; the prototype poxvirus) prefers glutamine to glucose, to the extent that in glutamine-free medium, VACV replication is inefficient. Remarkably, VACV replication can be fully rescued from glutamine depletion by asparagine supplementation. By global metabolic profiling, genetic and chemical intervening of asparagine supply, we provide evidence demonstrating that the requirement of asparagine for efficient viral replication accounts for VACV's preference of glutamine to glucose, rather than because glutamine is superior to glucose in feeding the tricarboxylic acid (TCA) cycle. Further, we show that asparagine availability is a critical factor for efficient viral protein synthesis. Our study highlights that the asparagine metabolism, whose regulation has been evolutionarily tailored in mammalian cells, presents a critical barrier to poxvirus replication, suggesting new directions of anti-viral strategy development.

Vaccinia virus (VACV), the prototype poxvirus, actively reprograms host cell metabolism upon infection. However, the nature and molecular mechanisms remain largely elusive. Given the diverse nutritional exposures of cells in different physiological contexts, it is essential to understand how VACV may alter various metabolic pathways in different nutritional conditions. In this study, we established the importance of

Like all other viruses, poxviruses rely on host cells to provide metabolites and energy. Vaccinia virus (VACV), the prototype poxvirus, induces profound metabolic alterations in host cells. We previously showed that VACV infection increases the tricarboxylic acid (TCA) cycle intermediates, including citrate, that can be transported to the cytosol to be converted to acetyl-CoA for de novo fatty acid biosynthesis. ATP citrate lyase (ACLY) is a pivotal enzyme converting citrate to acetyl-CoA. Here, we report that VACV infection stimulates the S455 phosphorylation of ACLY, a post-translational modification that stimulates ACLY activity. We demonstrate that the chemical and genetic inhibition of ACLY severely suppresses VACV replication. Remarkably, we found that virus growth factor (VGF)- induced signaling is essential for the VACV-mediated upregulation of ACLY phosphorylation. Furthermore, the upregulation of ACLY phosphorylation during VACV infection is dependent on the activation of the cellular Akt kinase that phosphorylates ACLY. Finally, we report that VGF-induced ACLY phosphorylation via the EGFR-Akt pathway is important for VACV stimulations of neutral lipid droplet synthesis. These findings identified a previously unknown way of rewiring cell metabolism by a virus and a novel function for VGF in the governance of virus-host interactions through the induction of a key enzyme at the crossroads of the TCA cycle and fatty acid de novo biosynthesis. Our study also provides a mechanism for the role played by VGF and its downstream signaling cascades in the modulation of lipid metabolism in VACV-infected cells.

Many poxviruses are significant human and animal pathogens, including viruses that cause smallpox and mpox. Identification of inhibitors of poxvirus replication is critical for drug development to manage poxvirus threats. Here we tested two compounds, nucleoside trifluridine and nucleotide adefovir dipivoxil, for antiviral activities against vaccinia virus (VACV) and mpox virus (MPXV) in physiologically relevant primary human fibroblasts. Both trifluridine and adefovir dipivoxil potently inhibited replication of VACV and MPXV (MA001 2022 isolate) in a plaque assay. Upon further characterization, they both conferred high potency in inhibiting VACV replication with half maximal effective concentrations (EC 50 ) at low nanomolar levels in our recently developed assay based on a recombinant VACV secreted Gaussia luciferase. Our results further validated that the recombinant VACV with Gaussia luciferase secretion is a highly reliable, rapid, non-disruptive, and simple reporter tool for identification and chracterization of poxvirus inhibitors. Both compounds inhibited VACV DNA replication and downstream viral gene expression. Given that both compounds are FDA-approved drugs, and trifluridine is used to treat ocular vaccinia in medical practice due to its antiviral activity, our results suggest that it holds great promise to further test trifluridine and adefovir dipivoxil for countering poxvirus infection, including mpox.

The molecular mechanisms by which vaccinia virus (VACV), the prototypical member of the poxviridae family, reprograms host cell metabolism remain largely unexplored. Additionally, cells sense and respond to fluctuating nutrient availability, thereby modulating metabolic pathways to ensure cellular homeostasis. Understanding how VACV modulates metabolic pathways in response to nutrient signals is crucial for understanding viral replication mechanisms, with the potential for developing antiviral therapies. In this study, we establish the importance of de novo pyrimidine synthesis during VACV infection. We report the significance of vaccinia growth factor (VGF), a viral early protein and a homolog of cellular epidermal growth factor (EGF), in enabling VACV to phosphorylate the key enzyme CAD of the de novo pyrimidine pathway at serine 1859, a site known to positively regulate CAD activity. Although nutrient-poor conditions typically inhibit mTORC1 activation, VACV activates CAD via the mTORC1-S6K1 signaling axis in a VGF-dependent manner, especially upon glutamine and asparagine limitation. However, unlike its cellular homolog EGF, the VGF peptide alone, in the absence of VACV infection, has minimal ability to activate CAD. This suggests the involvement of other viral factors yet to be identified. Our research provides a foundation for understanding the regulation of a significant metabolic pathway, de novo pyrimidine synthesis during VACV infection, shedding new light on viral regulation under distinct nutritional environments. This study not only has the potential to contribute to the advancement of antiviral treatments but also improve the development of VACV as an oncolytic agent and vaccine vector.IMPORTANCEViruses often reprogram host cell metabolism to facilitate replication. How poxviruses, such as the prototype member, vaccinia virus (VACV), modulate host cell metabolism is not well understood. Understanding how VACV affects these metabolic pathways is key to learning about viral replication and developing antiviral treatments. This study highlights the importance of de novo pyrimidine synthesis during VACV infection. We found that the vaccinia growth factor (VGF), a viral protein similar to the cellular epidermal growth factor (EGF), helps VACV activate the enzyme CAD of the de novo pyrimidine pathway. Upon nutrient limitation, VGF is needed for the activation of CAD through mTORC1-S6K signaling. VGF peptide alone is unable to activate this pathway independent of infection, suggesting the involvement of other viral factor(s). Our research not only sheds light on how VACV regulates metabolism but also holds promise for improving VACV as a cancer treatment and vaccine.