Ученые показали, что вирус простого герпеса 1 типа (HSV-1), вызывающий герпетический стоматит, способствует сжатию хроматина внутри клеток, чтобы получить доступ к нужным генам и быстрее размножаться. Они обнаружили, что если заблокировать один из ферментов клетки — топоизомеразу I, то вирус не сможет провести эту перестройку и остановится. Это открывает новый путь для лечения заболевания. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Вирус простого герпеса 1 типа (ВПГ-1) — это распространенный вирус, которым заражены примерно двое из трех человек до 50 лет. Он вызывает заболевание, чаще всего проявляющееся в виде язв на губах и вокруг рта. После первого заражения вирус остается в организме навсегда, но у большинства людей симптомы либо не появляются, либо периодически возникают в виде высыпаний и пузырьков. В редких случаях ВПГ-1 может привести к серьезным осложнениям, например вызвать слепоту или опасные для жизни болезни у новорожденных и людей с ослабленным иммунитетом. Полностью избавится от вируса нельзя, но существуют лекарства, которые помогают уменьшить симптомы и ускорить заживление.
Ученые исследовали, как вирус простого герпеса первого типа (ВПГ-1) влияет на структуру генома человека. Для этого они применили сверхразрешающую микроскопию, которая позволяет видеть объекты размером около 20 нанометров, а также метод Hi-C, который показывает, какие участки ДНК контактируют друг с другом внутри ядра клетки.
Исследователи заразили клетки вирусом ВПГ-1 и наблюдали за изменениями в структуре генома в первые часы после заражения. Уже через час они заметили, что вирус использует фермент РНК-полимеразу II человека для синтеза своих белков. Затем появились еще два важных белка хозяина в месте репликации вирусного генома — топоизомераза I и когезин. Топоизомераза I — это фермент, который разрезает ДНК, чтобы снять напряжение при ее сильном скручивании (сверхспирализации), а когезин — структурный белок, поддерживающий форму хромосом.
Через три часа после заражения большая часть РНК-полимеразы II и часть топоизомеразы I и когезина перестали работать с генами человека. Это привело к резкому снижению активности транскрипции генов (синтеза мРНК с генов) клетки-хозяина. В результате хроматин сильно сжался и уменьшился в объеме до 30% от исходного размера. Обычно плотный хроматин ассоциируется с выключением транскрипции генов, но из-за вируса сначала остановился синтез РНК, а потом уже сжался хроматин.
Особенно важным оказалось то, что если заблокировать работу топоизомеразы I, то вирус не сможет перестроить структуру генома и остановится еще до того, как создаст новые вирусные частицы. В культурах клеток подавление этого фермента полностью остановило размножение вируса. Это открывает новый путь для разработки лекарств против ВПГ-1, которым заражены почти четыре миллиарда человек по всему миру.
«ВПГ-1 — это дизайнер интерьеров, который с большой точностью изменяет геном человека и выбирает, с какими участками он вступает в контакт. Это новый механизм манипулирования, о котором мы не знали, когда вирусу нужно использовать ресурсы хозяина», — говорит Эстер Гонсалес Альмела из Центра геномной регуляции в Барселоне.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
