Вирус герпеса захватывает клеточные механизмы

Исследователи из Кембриджского университета и их коллеги из Германии обнаружили, что вирус простого герпеса 1-го типа (HSV-1), вызывающий простуду на губах, захватывает механизмы внутри наших клеток, заставляя их работать со сбоями. Это помогает вирусу скрываться от иммунной системы.

Хотя для большинства людей HSV-1 относительно безвреден, он может вызывать опасные для жизни состояния. Например, в отделениях интенсивной терапии он часто приводит к тяжелым легочным инфекциям. Даже у здоровых людей в редких случаях он может спонтанно вызвать воспаление мозга с риском необратимого повреждения.

Генетический материал вируса, как и у человека, состоит из ДНК. Проникнув в клетку, HSV-1 доставляет свою ДНК в ядро, где находится молекулярная машинерия для считывания генетической информации и ее транскрипции в молекулы РНК, которые определяют, какие белки будет производить клетка.

В течение нескольких часов после заражения вирус берет под полный контроль этот механизм в ядре. Он использует его для производства собственных белков и новых вирусных частиц в огромных количествах. Синтез собственных белков клетки практически прекращается. В итоге клетка-хозяин погибает, высвобождая тысячи новых вирусов.

Профессор Ларс Дёлькен и команда биоинформатиков под руководством профессора Каролины Фридель детально изучили процесс инфекции. В статье в журнале Nature Communications они сообщают о результатах эксперимента на культуре клеток соединительной ткани человека (фибробластах), где наблюдали за всеми молекулами РНК в процессе заражения. Фибробласты были выбраны, чтобы изучить прямое воздействие вируса на клетку, минуя реакцию врожденного иммунитета.

Неожиданное открытие в транскрипции

Уже через 3–4 часа после проникновения вируса происходит нечто неожиданное. В норме процесс транскрипции ДНК в РНК останавливается в конце гена. Однако в зараженных клетках транскрипция человеческой ДНК продолжалась на десятки тысяч нуклеотидов (A, C, G, T) за пределами генов, часто захватывая несколько соседних генов. Это создает массу нефункциональных продуктов РНК, которые уже не могут быть правильно переведены в белки.

"Это как если бы кто-то, записывая короткий рассказ, не остановился на словах 'Конец', а продолжил бы записывать все данные об авторских правах, издательстве и ISBN-номера в начале и конце книги", — поясняет профессор Дёлькен. — "Получается много бессмысленной, запутанной и бесполезной информации".

При этом вирусная ДНК транскрибируется точно на протяжении всей инфекции.

Последствия для клетки и иммунитета

Вмешиваясь в процессы транскрипции собственных генов клетки, вирус действует в своих интересах:

• Это заставляет клетку "закрыться", что мешает иммунной системе атаковать вирус.
• Это увеличивает синтез вирусных белков и, следовательно, производство новых вирусных частиц.

Этот новый механизм может создавать ложное впечатление, что вирус активирует множество клеточных генов. Однако, согласно полученным данным, сотни клеточных генов, которые кажутся активированными, вообще не транслируются в белки.

"В отличие от предыдущих исследований, изучавших отдельные гены, мы также не нашли свидетельств того, что вирус в целом препятствует сплайсингу РНК в ядре, — говорит Дёлькен. — Вместо этого он вызывает необычные события сплайсинга, многие из которых никогда ранее не наблюдались".

Методологический прорыв

Исследовательская группа из Кембриджа, Вюрцбурга и Мюнхена установила методологическую веху в этой работе: с помощью единого экспериментального подхода удалось зафиксировать все изменения, происходящие при транскрипции и обработке РНК, а также их влияние на производство белка.