Новое исследование разоблачает, как распространенный вирус, который вызывает герпес, — herpes simplex 1 – вторгается в наши клетки и берет на себя управление их структурами для копирования самого себя, и как он прячется от иммунной системы.

вирус герпеса

Открытие является важным, поскольку оно предоставляет новую информацию о том, как вирус поражает процессы в клетке, а не иммунную систему.

Исследователи из Кембриджского Университета в Великобритании и двух немецких учреждений (Вюрцбургский университет Юлиуса-Максимилиана и Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана) сообщили свои открытия в журнале Nature Communications.

Они описали, как HSV-1 встраивает свою ДНК в ДНК наших клеток, нарушая выработку клеточных белков и используя клетки для создания идеальных версий собственных протеинов.

Вирус простого герпеса 1 (Herpes simplex virus 1 HSV-1) очень распространен и обычно безвреден. Большинство людей заражаются в возрасте до 20 лет, и после первого инфицирования вирус остается в латентном состоянии в нервных тканях лица.

Снова и снова, вирус активируется и вызывает умеренные симптомы герпеса. Но есть случаи, когда HSV-1 может привести к угрожающим жизни заболеваниям. Например, в отделениях интенсивной терапии он может вызвать тяжелые проблемы с легкими.

И даже у здоровых людей наблюдаются редкие случаи, когда HSV-1 может спонтанно вызвать воспаление головного мозга, что приводит к необратимому его повреждению.

От генов к белкам: транскрипция и трансляция

Наш код ДНК содержит инструкции для создания всех клеток нашего организма и для тех функций, какие они исполняют. Каждая клетка содержит весь код ДНК, но не каждая клетка должна исполнять все инструкции всей ДНК.

Сама по себе, ДНК ничего не делает. Представьте себе клетку, как фабрику – ДНК содержит карту завода и инструкции по эксплуатации его производственной линии. Для работы завода нужны рабочие и техника. Их клеточным эквивалентом являются белки – рабочие лошадки, которые осуществляют все функции клетки.

Для создания этих белков клетки делают рабочие копии генов ДНК, которые им необходимы. Таким образом, клетки печени копируют гены ДНК, которые относятся к клеткам печени, и игнорируют гены кода, которые относятся к легочным и другим типам клеток.

Создание рабочей копии гена для синтеза белка называется транскрипцией. Транскрипция происходит на молекулы РНК – они решают, какие белки необходимы клетке.

Следующий этап, на котором молекулы РНК инструктируют клеточные структуры для синтеза белка, называется трансляцией. Таким образом, процесс использования ДНК для создания белков имеет два этапа – транскрипцию и трансляцию.

HSV-1 вызывает игнорирование «конечных кодов» при транскрипции белков клетки-хозяина

Вирусы не похожи на клетки – они имеют ДНК, но не имеют клеточных структур. Они выживают, встраивая свою ДНК в ДНК клеток-хозяев, так что вместо создания клеточных белков, структуры клетки создают вирусные белки и копии вируса. В конце концов, клетка-хозяин разрывается и освобождает новые вирусные частицы, которые могут свободно распространяться и захватывать другие клетки-хозяева.

В течение нескольких часов после вторжения в клетку, HSV-1 захватывает контроль над структурами клетки, вырабатывая собственные белки и копии в больших количествах.

Новое исследование изучили детали того, как вирусу удается это осуществить и уклониться от обнаружения иммунной системой, которая, как правило, определяет клетки, ведущие неестественную жизнедеятельность, и уничтожает их до того, как они могут принести слишком много ущерба.

Ученые использовали культуры фибробластов – тип клеток человеческой соединительной ткани. Они отмечают, что это идеальные клетки для изучения того, как HSV-1 захватывает контроль над молекулами РНК и транскрипцией генов.

Исследователи обнаружили, что в течение 4 часов с момента проникновения в клетку, HSV-1 делает что-то совсем неожиданное. Как правило, процесс расшифровки ДНК на РНК останавливается, когда он достигает окончания гена. Раздел кода, который отмечает окончание гена, указывает процессу транскрипции, чтобы он остановился.

Но в клетке-хозяине, контролируемой вирусом герпеса, процесс транскрипции игнорирует эти «конечные коды», продолжая «вслепую» расшифровывать ДНК на РНК тысячи неуместных разделов кода – иногда из соседних генов. Это приводит к появлению большого количества непригодных РНК, которые не могут быть транслированы в белки.

Один из старших исследователей, профессор Ларс Делкен из Кембриджского отделения медицины и Вюрцбургского института вирусологии, так описывает влияние HSV-1 на процесс транскрипции хозяина: «Это как будто кто-то расшифровывает короткую историю, но вместо того, чтобы остановиться на словах «Конец», они расшифровывают все авторские права и сведения о публикации, номера ISBN в начале и конце книги. Это производит много бессмысленной, запутанной и бесполезной информации».

Тем временем, вирусные белки прекрасно расшифровываются

Еще одним интересным открытием является то, что, хотя ДНК хозяина бессмысленно расшифровывается, транскрипция вирусного ДНК во время инфекции проходит прекрасно.

Таким образом, HSV-1 вызывает два результата в свою пользу. Эффект бессмысленной расшифровки ДНК клетки-хозяина вызывает то, что клетка автоматически выключается – предотвращая нападение иммунной системы на вирус. А это, в свою очередь, помогает увеличить производство вирусных белков и новых вирусных частиц.

Исследователи отмечают, что их открытие может объяснить, почему так много предыдущих исследований показали, что вирус герпеса активирует большое количество генов, которые при нормальной транскрипции игнорируются. Они предполагают, что происходить что-то еще: из-за того, что транскрипция не останавливается в конце кода, может показаться, что сотни дополнительных генов расшифровываются, но они некогда не транслируются в белки. Профессор Делкен объяснил: «В отличие от предыдущих исследований, которые только изучали отдельные гены, мы также не обнаружили никаких признаков того, что вирус препятствует процессу созревания РНК в клеточном ядре, известному как сплайсинг. Вместо этого, он вызывает необычные события сплайсинга, многие из которых никогда раньше не наблюдались».

Исследование также обеспечило значительный шаг вперед в способе изучения вирусов в клетках. Оно показало, как один экспериментальный подход может быть использован для наблюдения и записи всех изменений транскрипции РНК хозяина и их влияния на производство белка.

Вирусы, подобные HSV-1, могут оставаться в состоянии покоя у своих носителей в течение длительного времени, а затем активироваться снова. Почему это происходит – остается тайной, но в июле 2014 года в журнале Science было опубликовано исследование, которое показало, как взаимодействие между различными вирусами может активировать спящие вирусы.

В этом исследовании ученые изучали, как реактивируется вирус герпеса человека 8. Работая сначала на мышиной модели, а затем — повторив результаты у людей, ученые обнаружили, что после первоначального инфицирования, человеческий белок интерферон гамма держит вирус в спящем состоянии в организме. Но это влияние было отменено после глистной инвазии.

По материалам:

www.medicalnewstoday.com