Как герпесвирус проникает в нервную систему: вирусный белок захватывает клеточные механизмы

Ученые Northwestern Medicine выявили компонент герпесвируса, который «захватывает» механизмы внутри человеческих клеток, позволяя вирусу быстро и успешно вторгаться в нервную систему при первичном заражении.

Исследователи под руководством Грегори Смита обнаружили, что вирусный белок VP1/2 позволяет герпесвирусу взаимодействовать с клеточными «двигателями» — динеином. Как только белок захватывает этот мотор, вирус может быстро перемещаться по внутриклеточным «магистралям» (микротрубочкам) от окончаний нервов в коже к ядрам нейронов внутри нервной системы.

Это первый случай, когда исследователи показали, что вирусный белок напрямую захватывает и подчиняет себе клеточный мотор; большинство других вирусов лишь пассивно «проезжают» в нервную систему.

«Этот белок не только хватается за руль, но и жмет на газ», — говорит Смит. «Захват клеточного мотора для вторжения в нервную систему — сложная задача, которую большинство вирусов выполнить не способны. При этом герпесвирус использует всего один белок, без каких-либо других, чтобы транспортировать свою генетическую информацию на большие расстояния без остановок».

Герпесвирус широко распространен среди людей и поражает более 90% взрослых в США. Он связан с несколькими типами рецидивирующих заболеваний, включая герпес на губах, генитальный герпес, ветряную оспу и опоясывающий лишай. Вирус может оставаться в организме человека в спящем состоянии всю жизнь, и большинство инфицированных не знают, что являются носителями. Иногда вирус может стать смертельно опасным, вызывая энцефалит.

До сих пор ученые знали, что герпесвирусы быстро достигают нейронов, расположенных глубоко в теле, но механизм их продвижения оставался загадкой.

Команда Смита провела ряд экспериментов с VP1/2, чтобы продемонстрировать его ключевую роль в транспортировке вируса, включая искусственную активацию и генетическую мутацию белка. Исследователи изучали герпесвирус на животных, а также в культурах клеток человека и животных с помощью микроскопии высокого разрешения. В одном эксперименте ученые создали мутантный вирус с замедленной формой белка (окрашенный в красный цвет) и устроили ему «гонки» со здоровым вирусом (окрашенным в зеленый). Они наблюдали, как здоровый вирус обгоняет мутантный по нервам к телу нейрона, чтобы внедрить ДНК и установить инфекцию.

«Удивительно, но этот вирусный белок можно искусственно активировать, и в таких условиях он носится внутри клеток в отсутствие какого-либо вируса. Это поразительное зрелище», — говорит Смит.

Понимание того, как вирусы перемещаются внутри организма, особенно от кожи к нервной системе, может помочь лучше предотвратить их распространение.

Кроме того, Смит отмечает: «Изучая, как вирус заражает нашу нервную систему, мы можем имитировать этот процесс для лечения не связанных с ним неврологических заболеваний. Уже сейчас лаборатории работают над тем, как использовать герпесвирусы для доставки генов в нервную систему и уничтожения раковых клеток».

Следующим шагом команды Смита станет более глубокое изучение функционирования белка. Он отмечает, что многие исследователи используют вирусы для изучения связей нейронов в мозге.

«Некоторые из наших мутантов позволят усовершенствовать исследования по картированию мозга, определяя эти связи более четко, чем это было возможно ранее», — говорит он.

Исследование опубликовано в журнале Cell Host & Microbe.