Вирус герпеса захватывает механизм транскрипции, чтобы реплицироваться. Ингибирование фермента хозяина может остановить инфекцию.
Герпес на губах — болезненные пузырьки, которые появляются на губах, казалось бы, из ниоткуда — беспокоят более 60% людей в возрасте до 50 лет. После того как вирус простого герпеса 1 типа (HSV-1), вызывающий герпес на губах, первоначально заражает клетки человека в своем литическом цикле, он может оставаться в организме в латентном состоянии в течение многих лет. В этих латентных циклах HSV-1 укрывается в нервных клетках, что позволяет вирусу сохранять инфекцию на всю жизнь и затрудняет его уничтожение с помощью противовирусных препаратов.
«Чтобы полностью вылечить HSV-1, необходимо не дать вирусу перейти в латентное состояние, потому что в этом случае он защищен нашим собственным организмом», — поясняет Эстер Гонсалес-Альмела, вирусолог из Академии медицинских наук провинции Гуандун (Китай). «Если мы хотим бороться с этим вирусом, лучше делать это во время литического цикла». В недавнем исследовании Гонсалес-Альмела и ее коллеги обнаружили потенциальный способ остановить HSV-1, прежде чем он успеет скрыться в организме. Они обнаружили, что во время литического цикла HSV-1 вирус захватывает ферменты клетки-хозяина, РНК-полимеразу II (RNAP II) и топоизомеразу 1 (TOP1), для собственной транскрипции и репликации генов. Когда исследователи ингибировали TOP1, эти процессы прекратились, что позволяет предположить, что нацеливание на этот фермент может быть потенциальной терапевтической стратегией.
Полученные результаты были опубликованы недавно в журнале Nature Communications. «Это очень интересное и важное исследование», — считает Алекс Эвилевич, биофизик из Лундского университета, не участвовавший в исследовании. «Существует острая, неудовлетворенная потребность в лечении HSV-1, и теперь, очевидно, появилась интересная новая перспектива».
Исследователи знали, что когда HSV-1 первоначально инфицирует клетки, он захватывает RNAP II для транскрипции своего генома. У них также были доказательства того, что вирус резко изменяет структуру хроматина хозяина, уплотняя и маргинализируя геном хозяина к периферии ядра. «Но никто не знал, как это происходит и что вызывает это уплотнение», — отмечает Гонсалес-Альмела. «Наше открытие роли TOP1 было несколько случайным», — отметила Гонсалес-Альмела.
Чтобы выяснить это, Гонсалес-Альмела и ее коллеги использовали микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы различить вирусные репликационные компартменты (VRC) — области, где происходит транскрипция вирусных генов, — и остальную часть ядра, которую они назвали компартментом хозяина (HC). Комбинируя изображения сверхвысокого разрешения с анализом хроматина, исследователи продемонстрировали, что вирусная ДНК физически взаимодействовала с ДНК хозяина в транскрипционно активных областях генома хозяина. «Самым интересным для меня было увидеть взаимодействие [вируса и хозяина] в очень специфических [геномных] областях хозяина на столь ранней стадии процесса инфицирования», - отмечает Эвилевич.
Исследователи показали, что в течение трех часов после заражения HSV-1 вирус полностью изолировал RNAP II хозяина в VRC. Когда исследователи инфицировали клетки мутантным HSV-1, который не мог захватить RNAP II, уплотнение генома не происходило, что указывает на то, что причиной этого явления был захват RNAP II. Чтобы проверить, захватывает ли HSV-1 другие компоненты молекулярных механизмов хозяина, исследователи провели дифференциальный анализ экспрессии генов, в ходе которого обнаружили, что TOP1, наряду с RNAP II, все больше активировался по мере прогрессирования инфекции.
Используя те же методы сверхразрешающей микроскопии, исследователи показали, что HSV-1 захватывал TOP1 из ДНК хозяина и изолировал его в VRC, подобно тому, как он поступал с RNAP II. Они также обнаружили, что при обработке клеток β-лапахоном, ингибитором TOP1, как транскрипция, так и репликация вирусных генов прекращались. Гонсалес-Альмела надеется, что TOP1 может служить мишенью для противовирусных препаратов, но Дэвид Найп, вирусолог из Гарвардской медицинской школы, не участвовавший в исследовании, предупреждает: «Ингибирование фермента клетки-хозяина потенциально очень токсично».
В будущем Гонсалес-Альмела и ее коллеги хотят узнать, что заставляет HSV-1 пробуждаться после длительных периодов латентности и участвуют ли в этом молекулярные механизмы, которые имеют решающее значение для первоначальной инфекции.
