Обнаружено, как герпес превращает зараженную клетку в «фабрику вирусов»
Заражая клетку, вирусы проникают в ядро, чтобы использовать встроенные механизмы для копирования собственных генов. Сделать это не так-то просто — ядро представляет собой довольно плотное образование. Ученые выяснили, какой «инструмент для взлома» применяет в этой ситуации вирус простого герпеса.
«Физическое состояние ядра — это фундаментальный барьер, который вирус должен преодолеть для размножения. Вирусы — мастера манипулировать клетками, и, изучая их уловки, мы открываем фундаментальные законы биологии», — говорит профессор Лиам Холт из Медицинского центра Нью-Йоркского университета (NYU Langone), старший автор исследования.
Для опытов, с результатами которых ознакомиться на страницах Molecular Cell, был выбран вирус простого герпеса 1 типа (HSV-1), поскольку это одно из самых распространенных инфекционных заболеваний — им инфицировано 64% взрослого населения мира.
Фабрика по выпуску вирусов
Чтобы размножаться, вирусам нужно пространство для построения относительно крупных структур, называемых конденсатами — плотных капель, концентрирующих молекулы. Для HSV-1 конденсаты служат временными фабриками, создаваемыми внутри ядра клетки-хозяина для массового производства вирусов. Если достаточно пространства, маленькие капли сливаются в более крупные. Собираясь в одном месте, конвейер вирусного размножения запускается на всю мощь.
По мнению авторов, вирус простого герпеса освобождает пространство, используя жизненно важный процесс, сопровождающийся структурными изменениями в человеческом ядре. Цепи ДНК там намотаны на белковые катушки — гистоны, и все это находится внутри хроматина. В нормальном ядре формирование вирусных фабрик-конденсатов затруднено сетью хроматина — это похоже на попытку надуть воздушный шарик внутри туго сплетенной рыболовной сети.
Из предыдущих исследований известно, что вирус готовит ядро клетки к вирусной репликации с помощью белка ICP4, который присоединяется к «распутывающим сеть» группам белков ремоделирования.
Новая работа показала, что ICP4 сам по себе вызывает увеличение подвижности хроматина. Таким образом, вкупе с прежними результатами, можно предположить, что изменение свойств зараженного ядра — и есть его основная задача.
Как изучали
Чтобы измерить физические свойства ядер, сконструировали клетки, производящие светящиеся белковые наночастицы nucGEMs. Исследователи записывали видео под микроскопом, отслеживая степень подвижности этих частиц как меру плотности ядерной среды. Когда клетку заразили HSV-1, светящиеся частицы в ней начали двигаться гораздо активнее.
Свои выводы ученые проверили, заблокировав ICP4 — и скорость образования новых вирусных копий снизилась вчетверо.
«Сейчас мы работаем над подтверждением механизма, с помощью которого ICP4 разжижает ядро. Это может дать нам новые, конкретные мишени для физического противодействия вирусной репликации. Мы также собираемся выяснить, используется ли этот механизм другими вирусами, размножающимися в ядре — от двуцепочечных ДНК-вирусов, вызывающих опоясывающий лишай, до РНК-вирусов, таких как вирус гриппа, и ретровирусов, подобных ВИЧ», — пояснила выпускница NYU Langone, а ныне постдокторант Университета Валенсии Нора Херцог, первый автор исследования.
