Вирус, вызывающий простуду на губах, начинает изменять структуру нашего генома уже в течение часа после заражения, чтобы усилить собственное размножение. Авторы открытия, описанного в Nature Communications, надеются использовать его для разработки лечения тяжелых случаев.
Миллиарды людей инфицированы вирусом простого герпеса 1-го типа (ВПГ-1), хотя многие даже не подозревают об этом. Он может передаваться через контакт с герпесными высыпаниями, слюной или даже неповрежденной кожей вокруг рта.
После проникновения в клетки хозяина вирус реплицируется в ядре, где генетический материал хранится в виде цепочек ДНК. Эти цепочки обвиваются вокруг белков: некоторые участки образуют плотные витки, что деактивирует содержащиеся в них гены, в более свободных петлях гены остаются активными. В этих более рыхлых областях белки могут разматывать ДНК и транскрибировать ее в молекулу РНК, которая кодирует белки, необходимые для функционирования клетки.
Предыдущие исследования показали, что во время заражения ВПГ-1 геном человека становится более плотно скрученным, что может нарушать работу клетки, но причина этих изменений оставалась неясной.
Центр геномной регуляции в Барселоне (ЦГР) и Южный медицинский университет в Гуанчжоу провели исследование, в ходе которого с помощью микроскопа, способного запечатлеть структуры в 3500 раз тоньше человеческого волоса, визуализировали процесс заражения ВПГ-1 клеток легких человека.
«Это более высокое разрешение, чем в большинстве предыдущих исследований», — похвалился биомедик Альваро Кастельс Гарсия из ЦГР.
Оказалось, что уже через час после проникновения вируса в клетки он «крадет» транскрипционные белки у человеческого генома, что подтверждает результаты более ранних работ.
Но также выяснилось, что именно эта «кража» приводит к более плотному скручиванию ДНК хозяина, из-за чего ее объем сокращается до 30% от исходного в течение восьми часов после заражения.
Кроме того, герпес вступает в контакт с определенными участками генома хозяина, кодирующими украденные транскрипционные белки, предотвращая их скручивание и усиливая активность генов, способствующих его размножению.
«Раньше мы думали, что вирус взаимодействует с нашим геном случайным образом. Но оказалось, что он целенаправленно связывается с определенными участками, которые обычно содержат гены, отвечающие за поддержание инфекции, производство вирусной РНК и белков», — рассказала молекулярный биолог Эстер Гонсалес Альмела из ЦГР.
В том же исследовании ученые узнали, что экспериментальный противоопухолевый препарат, блокирующий один из похищаемых ВПГ-1 транскрипционных белков, предотвращает его репликацию в клетках легких человека в лабораторных условиях. По словам Гонсалес Альмелы, это означает, что препарат может помочь в лечении тяжелых форм простого герпеса, а также у пациентов с ослабленным иммунитетом, у которых выше риск осложнений. Легкие случаи обычно проходят самостоятельно.
Такой подход может быть эффективен и против других вирусов — например аденовирусов, вызывающих простуду, или возбудителя ветряной оспы, говорит вирусолог и иммунолог Бен Кришна из Кембриджского университета: «Другие вирусы, похожие на ВПГ-1, могут использовать аналогичные стратегии. Есть вероятность, что подобные экспериментальные препараты смогут бороться и с ними».