Ученые показывают, как вирус герпеса захватывает и прячется в наших клетках.

Ученые показывают, как вирус герпеса захватывает и прячется в наших клетках.

Это открытие имеет большое значение, поскольку оно дает новую информацию о том, как вирус влияет на процессы в клетке, а не на иммунную систему.

Исследователи из Кембриджского университета в Великобритании и двух немецких институтов: Университета Юлия-Максимилиана в Вюрцбурге и Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, сообщают о своих открытиях в журнале Nature Communications.

Они описывают, как HSV-1 вставляет свою ДНК в нашу клеточную ДНК, перенимает и разрушает производство клеточных белков, используя ее для создания идеальных версий собственных белков.

Вирус простого герпеса 1 (HSV-1) очень распространен и обычно безвреден. Большинство людей заражаются в возрасте около 20 лет, и после первой инфекции вирус остается в спящем режиме в лицевых нервных тканях.

Время от времени вирус вспыхивает и вызывает легкие симптомы простуды. Но бывают и случаи, когда HSV-1 может привести к опасному для жизни заболеванию. Например, в отделениях интенсивной терапии это может вызвать серьезные проблемы с легкими.

И даже у здоровых людей бывают редкие случаи, когда HSV-1 может самопроизвольно вызвать воспаление мозга, что приводит к необратимому повреждению мозга.

От генов к белкам: транскрипция и трансляция

Наш код ДНК содержит инструкции по созданию всех клеток всего нашего организма и работе, которую они выполняют. Каждая клетка содержит ДНК для всего организма, но не каждая клетка должна подчиняться всем инструкциям, содержащимся во всех ДНК.

ДНК сама по себе ничего не делает. Представьте себе, что ячейка похожа на фабрику — ее ДНК содержит карту фабрики и инструкции по эксплуатации для ее производственной линии. Для работы фабрике нужны рабочие и оборудование. Клеточный эквивалент этих белков — рабочие лошади, выполняющие все клеточные функции.

Для создания рабочих лошадей или белков клетки делают рабочие копии генов в ДНК, которые имеют к ним отношение. Таким образом, клетки печени копируют гены в ДНК, которые имеют отношение к клеткам печени и игнорируют гены и кусочки кода, относящиеся к легким и другим типам клеток.

Получение рабочей копии гена для изготовления белка называется транскрипцией. Транскрипция проводится в молекулах РНК — они определяют, какие белки должна производить клетка.

Следующий этап, на котором молекулы РНК обучают клеточный механизм делать белки, называется трансляцией. Таким образом, процесс использования ДНК для получения белков состоит из двух этапов — транскрипции и трансляции.

HSV-1 заставляет транскрипцию белков клетки-хозяина игнорировать «конечные коды».

Вирусы не похожи на клетки — у них есть ДНК, но нет механизма. Они выживают, вставляя свою ДНК в ДНК клеток-хозяев, чтобы вместо того, чтобы делать белки для клеток, клеточный механизм производит вирусные белки и копии вируса. В конце концов, клетка хозяина взорвется и выпустит все новые частицы вируса, чтобы они могли свободно перемещаться и захватывать другие клетки хозяина.

В течение нескольких часов после вторжения в клетку хозяина HSV-1 захватил оборудование для производства белка и производит собственные белки и их копии в массовом масштабе.

В новом исследовании подробно исследуется, как HSV-1 удается это сделать и избежать обнаружения иммунной системой, которая обычно обнаруживает клетки, ведущие себя ненормально и убивает их до того, как они смогут нанести слишком большой ущерб.

Исследователи использовали культуры фибробластов — одного из видов клеток соединительной ткани человека. Они отмечают, что это идеальная клетка для исследования того, как HSV-1 захватывает контроль над молекулами РНК и транскрипцией генов.

Исследователи обнаружили, что в течение 4 часов после поступления в камеру HSV-1 делает нечто совершенно неожиданное. Обычно процесс транскрибирования ДНК в РНК прекращается, когда она доходит до конца гена. Часть кода, обозначающая конец гена, говорит о том, что процесс транскрипции должен быть остановлен.

Но в клетке-хозяине, контролируемой HSV-1, процесс транскрипции игнорирует эти конечные коды и продолжается, слепо транскрибируя из ДНК в РНК тысячи не относящихся к делу участков кода A, C, G и T — иногда из соседних генов. В результате образуются массы непригодных к использованию РНК-продуктов, которые не могут быть преобразованы в белки.

Один из старших исследователей, профессор Ларс Дёлкен из Кембриджского медицинского факультета и Вюрцбургского института вирусологии, описывает влияние HSV-1 на процесс транскрипции:

Это похоже на то, что кто-то записывает короткую историю, но вместо того, чтобы останавливаться на «Конец», они продолжают переписывать все детали авторского права и публикации, а также номера ISBN в начале и конце книги. В результате получается много бессмысленной, запутанной и бесполезной информации.»

Между тем, белки вируса транскрибируются идеально.

Другим интересным открытием является то, что, хотя ДНК хозяина транскрибируется в бессмыслицу, она прекрасно транскрибирует вирусную ДНК на протяжении всей инфекции.

Таким образом, HSV-1 дает два положительных результата. Влияние производства бессмыслицы из ДНК клетки-хозяина приводит к самоизоляции клетки, предотвращая тем самым атаку иммунной системы на вирус. А это, в свою очередь, способствует увеличению выработки вирусных белков и выработке новых вирусных частиц.

Исследователи отмечают, что их открытие может объяснить, почему так много предыдущих исследований показали, что HSV-1 активирует большое количество генов, которые обычная транскрипция хозяина не принимает во внимание. Они предполагают, что происходит что-то еще: поскольку транскрипция не останавливается на конечных кодах, может показаться, что сотни дополнительных генов транскрибируются, но они никогда не транскрибируются в белки. Профессор Дёлкен объясняет:

» В отличие от предыдущих исследований, в которых изучались только отдельные гены, мы также не обнаружили никаких признаков того, что вирус в целом препятствует обработке РНК в ядре клетки, известном как сплайсинг. Вместо этого, он вызывает необычные сращивания событий, многие из которых никогда раньше не наблюдались.»

В исследовании также сделан значительный шаг вперед в методике изучения вирусов в клетках. Он показывает, как можно использовать единый экспериментальный подход для наблюдения и регистрации всех изменений транскрипции РНК-хозяина и их влияния на производство белка.

Такие вирусы, как HSV-1, могут долго оставаться неактивными на своих носителях, а затем снова вспыхнуть. Почему это происходит, остается загадкой, но в июне 2014 года журнал Medical News Today узнал об исследовании, опубликованном в журнале Science, которое показало, как взаимодействие между различными вирусами может вызвать спящий вирус.

В ходе этого исследования исследователи исследовали, как восстанавливается вирус герпеса человека 8. Работая сначала с моделью мыши, а затем повторяя результаты у людей, команда обнаружила, что после первоначального инфицирования белок-хозяин интерфероновой гаммы удерживал вирус в организме в спящем состоянии. Но этот эффект был отменен после инфекции от червячного паразита.