Ученые выяснили, как герпес похищает белок для заражения нервной системы. Открывает дверь для давно необходимой вакцины против HSV1 и HSV2.
Более половины взрослого населения США являются носителями герпеса HSV1.
Вирус может вызывать слепоту, опасный для жизни энцефалит и способствовать развитию деменции.
Герпес 1 типа запечатан поцелуем на всю жизнь. Более половины взрослого населения США являются носителями HSV1 (вируса простого герпеса типа 1), который впадает в спячку в периферической нервной системе и никогда не может быть искоренен.
Новое исследование Northwestern Medicine, опубликованное в Nature, раскрыло скрытую стратегию вируса для заражения нервной системы, открыв путь к давно необходимой разработке вакцины как для HSV1, так и для его близкого родственника HSV2.
- Некоторые носители никогда не испытают даже простуды от вируса простого герпеса 1 типа. Но у других это может вызвать слепоту или опасный для жизни энцефалит.
- Появляется все больше доказательств того, что он способствует развитию деменции.
А ВПГ2, который чаще передается половым путем, может передаваться от матери новорожденному в процессе родов как неонатальный герпес, проявляясь в виде поражений по всему телу младенца. Большинство младенцев выздоравливают, но в худших случаях это может вызвать повреждение головного мозга или распространиться по всем органам и привести к летальному исходу.
«Нам отчаянно нужна вакцина, чтобы предотвратить проникновение герпеса в нервную систему», — сказал Грегори Смит, доктор философии, профессор микробиологии-иммунологии.
Новое исследование лаборатории Смита раскрыло путь к этому. Исследование показало, как герпес похищает белок из эпителиальных клеток и превращает его в перебежчик, чтобы помочь ему попасть в периферическую нервную систему. Они назвали этот процесс «ассимиляцией». По словам Смита, это открытие может иметь широкие последствия для многих вирусов, включая ВИЧ и SARS-CoV-2.
Езда по рельсам
«Вирусу необходимо ввести свой генетический код в ядро, чтобы он мог начать производить больше вирусов герпеса», — сказал Смит. «Он перепрограммирует клетку, чтобы она стала фабрикой вирусов. Большой вопрос в том, как он попадает в ядро нейрона? »
Как и многие вирусы, герпес движется по рельсам в клетке, называемым микротрубочками, и использует белковые механизмы, называемые динеином и кинезином, для движения по рельсам. Команда Смита обнаружила, что герпес использует кинезиновый двигатель, который он приносит с собой из других клеток, чтобы переправить его в ядро нейрона. Этот белок кинезин становится перебежчиком, который служит целям вируса.
«Узнав, как вирус достигает этого невероятного успеха, проникая в нашу нервную систему, мы теперь можем думать о том, как лишить его этой способности», — сказал Смит. «Если вы можете остановить его усвоение кинезина, у вас будет вирус, который не сможет заразить нервную систему. И тогда у вас есть кандидат на профилактическую вакцину».
Герпес отправляется в путешествие по стране
Представьте камеру как железнодорожную станцию. Все дорожки ведут к центру, называемому центросомой. Есть два типа двигателей поездов: белки динеин и кинезин. Один идет к центру, скажем, к центру города, а другой уводит от него в пригород.
- Когда более типичный вирус, такой как грипп, поражает эпителиальные клетки слизистой оболочки (клетки, выстилающие ваш нос и рот), он захватывает оба двигателя и перемещается взад и вперед по трактам микротрубочек, пока в конечном итоге не достигнет ядра более или менее случайно. В целом, путь от пригорода к ядру через центросому — это короткая поездка.
- Но путешествие по нервам — это поездка по пересеченной местности. Герпес переходит на динеиновый двигатель во время этой поездки, но он также следит за тем, чтобы кинезиновые двигатели не возвращали его в исходное состояние.
«Это долгий путь», — сказал Смит. «Вероятно, ему потребуется восемь часов, чтобы добраться от конца нейрона до концентратора».
Но двигатель dynein не может продвинуться дальше, чем ступица. А герпесу нужно добраться до ядра. Именно тогда он лезет в свой «карман» и вытаскивает кинезиновый двигатель, который он похитил из эпителиальных клеток слизистой оболочки и убедил стать частью его команды. И в акте предательства ассимилированный кинезин переправляет его прямо в ядро.
«Это первое открытие любого вируса, перепрофилирующего клеточный белок и использующего его для управления последующими раундами инфекции», — сказала Кейтлин Пегг, студентка программы магистратуры Дрискилла в области наук о жизни (DGP) и ведущий автор исследования.
«Мы рады дальнейшему раскрытию молекулярных механизмов развития этих вирусов, которые делают их, возможно, наиболее успешными патогенами, известными науке», — сказал Смит.
Другие северо-западные участники исследования: София Зайчик, доктор философии; лаборатории Джеффри Саваса, доктора философии, доцента отделения неврологии отделения поведенческой неврологии Кена и Рут Дэйви; и Дерек Уолш, доктор философии, профессор микробиологии-иммунологии. Лаборатории Дункана Уилсона, доктора философии (Медицинский колледж Альберта Эйнштейна) и Патрисии Солларс, доктора философии, и Гэри Пикарда, доктора философии (Университет Небраски-Линкольн), также внесли свой вклад в исследование.
Смит является членом Комплексного онкологического центра Роберта Х. Лурье Северо-Западного университета.
Исследование в основном финансировалось Национальным институтом здравоохранения AI056346 при дополнительной поддержке со стороны AI125244, AI148780, AI141470 и NS106812, Национального научного фонда и гранта T32GM08061 на обучение клеточным и молекулярным основам болезней.