Цитомегаловирус человека является основной причиной врожденных дефектов и неудач при трансплантации. Со временем этот вирус из семейства герпесов нашел способ обойти защитные механизмы организма, которые обычно защищают от вирусных инфекций. До сих пор ученые не могли понять, как ему это удается.
Группа ученых под руководством Леора С. Вайнбергера, доктора философии, заслуженного профессора Уильяма и Юта Боуз и директора Центра клеточных цепей Gladstone-UCSF, раскрыла механизм, который позволяет вирусу размножаться. Их исследование, опубликованное в научном журнале PNAS, может открыть новые терапевтические возможности для лечения не только цитомегаловируса, но и других вирусов.
Обычно, когда вирус проникает в вашу клетку, эта клетка блокирует ДНК вируса и не позволяет ему выполнять какие-либо действия. Вирус должен преодолеть этот барьер, чтобы эффективно размножаться.
Чтобы обойти это препятствие, цитомегаловирус не просто вводит свою собственную ДНК в клетку человека. Вместо этого он переносит свою вирусную ДНК в клетку вместе с белками, называемыми PP71. После проникновения в клетку он высвобождает эти белки PP71, которые позволяют вирусной ДНК реплицироваться и распространять инфекцию.
«Вирус действует довольно круто, но он также представляет собой проблему, которую мы не смогли решить», - сказал Ноам Варди, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Вайнбергера и первый автор нового исследования. «Белки PP71 необходимы для репликации вируса. Но на самом деле они умирают через несколько часов, в то время как для создания нового вируса требуются дни. Так как же вирус может успешно размножаться даже после того, как эти белки исчезнут?»
Исследователи обнаружили, что, хотя PP71 все еще присутствует в клетке, он активирует другой белок, известный как IE1. Это происходит в течение первых нескольких часов после проникновения вируса в клетку, позволяя белку IE1 вступить во владение после гибели PP71 и продолжить создание нового вируса.
Чтобы подтвердить свои выводы, команда создала синтетическую версию вируса, которая позволила им регулировать уровни белков IE1 с помощью небольших молекул. С помощью этой техники они могли позволить вирусу заразить клетку, контролируя при этом скорость разрушения белка IE1 в клетке.
«Мы заметили, что когда белок IE1 деградирует медленно, как это обычно происходит, вирус может размножаться очень эффективно», - сказал Варди. «Но если белок разрушается быстрее, вирус также не может размножаться. Итак, мы подтвердили, что вирусу нужен белок IE1 для успешной репликации."
Это исследование может иметь широкие последствия для научного сообщества, которое изо всех сил пытается определить, как клетки сохраняют свою идентичность с течением времени. Например, во время развития стволовые клетки выбирают путь, основанный на окружающих их белках. Но даже после исчезновения этих исходных белков специализированные клетки не меняются. Таким образом, стволовые клетки, которые превращаются в нейроны во время развития, продолжают оставаться нейронами еще долго после того, как эти белки исчезнут.
«Проблема похожа на вирус», - объяснил Вайнбергер, который также является профессором фармацевтической химии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. «Неясно, какие механизмы позволили вирусу продолжать размножаться еще долгое время после того, как первоначальный сигнал от PP71 затухал до шепота. Наши результаты раскрывают закодированную вирусом цепь, которая управляет его судьбой, и указывают на то, что такие цепи могут быть довольно распространены у вирусы."
Новое исследование может привести к созданию новой терапевтической мишени для борьбы с цитомегаловирусом и другими герпесвирусами, такими как вирус Эпштейна-Барр, вызывающий мононуклеоз, и вирусы простого герпеса 1 и 2, вызывающие большинство герпесов и генитального герпеса.