Forskare avslöjar hur herpesvirus kapar och döljer i våra celler


Forskare avslöjar hur herpesvirus kapar och döljer i våra celler

Ny forskning avslöjar hur det vanliga viruset som orsakar kalla sår - herpes simplex 1 - invaderar våra celler och tar kontroll över deras maskiner för att replikera sig och gömma sig från immunsystemet.

Virus sätter in deras DNA i värdceller och använder sina maskiner för att göra kopior av sig själva.

Upptäckten är signifikant eftersom den ger ny information om hur viruset påverkar processer i cellen snarare än immunsystemet.

Forskare från University of Cambridge i Storbritannien och två tyska institutioner: Julius-Maximilians-Universität Würzburg och Ludwig-Maximilians-Universität München, rapporterar sina resultat i tidningen Naturkommunikation .

De beskriver hur HSV-1 sätter in sitt DNA i vårt cell-DNA, tar över och stör produktionen av cellproteiner medan den används för att göra perfekta versioner av sina egna proteiner.

Herpes simplex virus 1 (HSV-1) är mycket vanligt och vanligtvis ofarligt. De flesta människor smittas av deras tidiga 20-tal, och efter den första infektionen förblir viruset vilande i ansiktsnervvävnaden.

Nu och då blåses viruset upp och orsakar milda kalla ömma symtom. Men det finns också fall där HSV-1 kan leda till livshotande sjukdom. Till exempel i intensivvårdsenheter kan det orsaka allvarliga lungproblem.

Och även hos friska människor finns det sällsynta fall där HSV-1 kan spontant orsaka inflammation i hjärnan, vilket leder till irreversibel hjärnskada.

Från gener till proteiner: transkription och översättning

Vår DNA-kod innehåller instruktionerna för att göra alla celler i hela vår kropp och det arbete de gör. Varje cell innehåller DNA för hela personen, men inte varje cell måste följa alla instruktioner i hela DNA.

DNA på egen hand gör ingenting. Tänk dig att en cell är som en fabrik - dess DNA innehåller fabriken och bruksanvisningen för sin produktionslinje. För att fabriken ska fungera behöver den arbetare och maskiner. Den cellulära ekvivalenten av dessa är proteiner - arbetshästarna som utför alla cellfunktionerna.

För att skapa arbetshästar eller proteiner gör cellerna arbetande kopior av generna i DNA som är relevanta för dem. Levercellerna kopierar således gener i DNA som är relevanta för leverceller och ignorerar gener och bitar av kod som är relevanta för lungor och andra typer av celler.

Att ta en arbetskopia av en gen för att göra ett protein kallas transkription. Transkriptionen hålls i RNA-molekyler - de bestämmer vilka proteiner som ska göras av cellen.

Nästa steg där RNA-molekyler instruerar cellmaskinen att göra proteiner kallas översättning. Så processen med att använda DNA för att göra proteiner har två steg - transkription och översättning.

HSV-1 orsakar transkription av värdcellproteiner att ignorera "slutkoder"

Virus är inte som celler - de har DNA, men inga maskiner. De överlever genom att sätta in deras DNA i DNA-värden från värdceller, så att cellmaskinen istället för att producera proteiner till cellerna producerar virusproteiner och kopior av viruset. Så småningom spränger värdcellen och släpper ut alla nya viruspartiklar så att de är fria att gå och kapra andra värdceller.

Inom några timmar invaderar en värdcell har HSV-1 tagit fram proteinproducerande maskiner och producerar egna proteiner och kopierar sig själv i stor skala.

Den nya studien undersöker i detalj hur HSV-1 lyckas göra detta och undviker detektering av immunsystemet, vilket normalt visar att celler uppträder onormalt och dödar dem innan de kan göra för mycket skada.

Studielaget använde kulturer av fibroblaster - en typ av mänsklig bindvävscell. De noterar att detta är en idealisk cell för att undersöka hur HSV-1 griper kontroll över RNA-molekyler och gentranskription.

Forskarna fann att inom 4 timmar efter att ha kommit in i cellen gör HSV-1 något ganska oväntat. Vanligtvis stoppar processen för att transkribera DNA-en till RNA när den når slutet av genen. En sektion av kod som markerar slutet av genen berättar att transkriptionsprocessen ska sluta.

Men i en värdcell kontrollerad av HSV-1 ignorerar transkriptionsprocessen dessa slutkoder och fortsätter att blindt transkribera från DNA till RNA tusentals irrelevanta sektioner av A, C, G och T-kod - ibland från angränsande gener. Resultatet är massor av oanvändbara RNA-produkter som inte kan översättas till proteiner.

En av de ledande utredarna, professor Lars Dölken från Cambridge Department of Medicine och Würzburgs virologinstitut, beskriver den effekt HSV-1 har på värdens transkriptionsprocess:

"Det är som om någon transkriberar en novell, men i stället för att stoppa på" The End ", fortsätter de och kopierar alla upphovsrätts- och publikationsdetaljer och ISBN-nummer i början och slutet av boken. Det ger massor av meningslösa, förvirrande och Oanvändbar information."

Under tiden transkriberas virusproteiner perfekt

En annan intressant upptäckt är att även om värd-DNA transkriberas till nonsens, transcriberar det viralt DNA perfekt genom infektion.

HSV-1 producerar således två resultat som är till fördel. Effekten av att producera nonsens från värdcellens DNA gör att cellen stänger av sig själv - förhindrar immunsystemet från att attackera viruset. Och det bidrar till att öka produktionen av virusproteiner och produktionen av nya viruspartiklar.

Forskarna noterar att deras upptäckter kan förklara varför så många tidigare studier har föreslagit HSV-1 aktiverar ett stort antal gener som normal värdtranskription skulle förbise. De föreslår att något annat händer: eftersom transkriptionen inte stannar vid slutkoderna kan det tyckas att hundratals ytterligare gener transkriberas, men dessa översätts aldrig till proteiner. Prof.dölken förklarar:

Till skillnad från tidigare studier, som endast studerade enkla gener, fann vi inte någon indikation på att viruset generellt hindrar behandlingen av RNA i cellkärnan, känd som splitsning. Istället orsakar det ovanliga splitsningshändelser, varav många aldrig tidigare har observerats."

Studien uppnår också ett signifikant steg framåt i metoden för att studera virus i celler. Det visar hur ett enda experimentellt tillvägagångssätt kan användas för att observera och registrera alla förändringar för att värd RNA-transkription och deras effekt på proteinproduktion.

Virus som HSV-1 kan förbli vilande i sina värdar under en lång tid och sedan blossa upp igen. Varför detta händer är något av ett mysterium, men i juni 2014, Medical-Diag.com Lärde sig om en studie publicerad i tidningen Vetenskap Som visade hur interaktioner mellan olika virus kan utlösa vilande virus.

I den studien undersökte forskarna hur mänskligt herpesvirus 8 reaktiverar. Arbeta först med en musmodell och sedan upprepa resultaten i människor, fann teamet att efter inledande infektion höll hostproteininterferon gamma viruset vilande i kroppen. Men denna effekt avbröts efter en infektion från en masksparasit.

Genetic Engineering Will Change Everything Forever – CRISPR (Video Medicinsk Och Professionell 2022).

Avsnitt Frågor På Medicin: Sjukdom