Как аденовирусы меняют структуру хроматина для эффективной экспрессии генов

Аденовирусы, известные низкой патогенностью и технологической доступностью, стали важным инструментом в терапевтических применениях, включая использование в качестве векторной платформы для вакцин во время пандемии SARS-CoV-2. Ключ к их эффективности — исключительно успешная доставка и экспрессия их генетического материала.

Две научные группы под руководством Гернота Ленгста из Университета Регенсбурга и Харальда Водриха из Университета Бордо детально изучили этот процесс. Используя передовые методы микроскопии и анализа структуры генома, они проследили ранние стадии аденовирусной инфекции в человеческих клетках. Исследование было опубликовано в EMBO Journal.

Этот подход позволил детально описать вирусный геном, плотно упакованный с вирусным белком pVII внутри вириона. Исследование также показало трансформацию структуры вирусного хроматина: плотно упакованный геном превращается в исключительно эффективную матрицу для экспрессии генов по мере его перемещения от поверхности клетки к клеточному ядру.

Учёные показали, что в вирусе ДНК плотно обёрнута вокруг вирусного белка pVII. Эта уникальная конформация позволяет геному компактно размещаться в ограниченном пространстве вирусного капсида. После проникновения в клетку упакованная вирусная ДНК достигает ядра примерно за 30 минут.

После высвобождения из капсида и импорта в ядро части вирусного генома меняют транспортную конфигурацию и раскрываются. В этом процессе некоторые белки pVII специфически удаляются и заменяются клеточными гистоновыми белками в регуляторных областях рано активируемых вирусных генов.

Эта стратегическая замена на гистоны позволяет вирусной генетической информации захватить клеточный транскрипционный аппарат, обеспечивая эффективную экспрессию генов. Процесс начинается примерно через 30 минут после попадания генома в ядро и приводит к заражению клетки.

Понимание сложной структурной динамики аденовирусного генома на начальных стадиях инфекции позволит улучшить дизайн аденовирусных векторов. Это открывает перспективы для усовершенствования таких применений, как вакцинация и генная терапия, повышая их безопасность и эффективность.