Герпес поражает «сердце» клетки

Объединив все знания о вирусе герпеса, ученые поняли, что вирус не просто «пузырит» губы, а перестраивает ядро, портит ДНК и обманывает систему контроля над качеством белков.

Проникая в клетку, вирус сталкивается с мощной системой внутриклеточной защиты. Но в процессе эволюционной «гонки вооружений» вирусы создали немало приспособлений, которые блокируют или «водят в заблуждение» антивирусные механизмы. Например, возбудитель лихорадки (вирус Синдбис) проникает в клетку при помощи ее защитников. А вирус Эпштейна-Барр использует средство межклеточного общения (экзосомы) для распространения своих белков и РНК.

Неискоренимый вирус простого герпеса первого типа (ВПГ— I) тоже не просто «пузырится» на губах и гениталиях, а реорганизует клеточное ядро. То есть ту самую органеллу, в которой хранится основная генетическая информация. Более того, ВПГ— I нарушает работу молекулярного механизма, который контролирует качество синтезируемых белков. К таким выводам пришла Сандра Веллер (Sandra K. Weller) из Университета Конннектикута (The University of Connecticut), объединив результаты многолетних молекулярно-клеточных исследований.

В «десяточку»

Проникая в клетку, ВПГ-I «перекраивает» ядро. Основные изменения происходят за счет вирусных белков, которые «настраивают» хозяйскую систему белкового синтеза на вирусный лад. Эти белки (всего их семь) оккупируют большую часть «сердца клетки» и прижимают хроматин (деконденсированная форма хромосом) к периферии ядра. Таким способом вирус нарушает процессы клеточного деления, способствует появлению неполноценных дочерних клеток.

На этом злодеяния вируса не заканчиваются, и он начинает разрывать ядерный каркас (ламину) и модифицировать ядрышки. Кстати, с повреждением ламины ученые связывают преждевременное старение – прогерию. А ядрышки участвуют в строительстве «фабрики по сборке белков» — рибосмы. Вирусное перепрограммирование ядрышек затрагивает систему протеинов, которые следят за качеством синтезируемого материала. В результате в клетке появляются неправильные и нездоровые белки. Сандра Веллер полагает, что из-за такой путаницы вирусные белки приобретают «неприкосновенность» и благополучно пользуются клеточным «сервисом».

Вирус герпеса также блокирует некоторые молекулярные процессы, которые в здоровой клетке исправляют ошибки в последовательности ДНК или «добивают» ее, если повреждений слишком много. То есть вирус герпеса заставляет хворать не только клетку, но и наследуемый материал. Эти данные в некоторой степени объясняют онкогенные свойства вирусов герпеса.

«Мы можем «спрятать» вирус герпеса, но не побороть его. И, по большому счету, ничего не знаем механизмах инфицирования. Надеюсь, что дальнейшие интегрированные исследования помогут разработать эффективные антивирусные препараты», — пишет Сандра Веллер в статье Herpes Simplex Virus Reorganizes the Cellular DNA-Repair and Protein Quality Control Machinery в PLoS Pathogens.

Микробиологи описали структуру белка, без которого вирус герпеса не способен инфицировать клетку. И выяснили, как именно можно остановить возбудителя.

От заболеваний, вызванных вирусом герпеса, страдают все земные животные. Причем, вирус имеет достаточно высокую специфичность, поэтому «лихорадка» собаки не передается человеку или поросенку. Хотя, впрочем, обезьяний герпес иногда передается человеку (через укус), вызывая воспаления мозга.

Один из представителей семейства Herpesviridae – цитомегаловирус (ЦМВ). Этот вирус, как и остальные герпетические инфекции, не опасен для крепких и вполне здоровых людей. Однако, дети, получившие цитомегаловирус от ничего не подозревающей матери, погибают, не родившись. Или появляются на свет с неразвитой нервной системой и многочисленными уродствами. ЦМВ – одна из основных инфекционных причин, по которой происходят выкидыши или рождаются дети с многочисленными патологиями.

Нагая ДНК

Вирусы Herpesviridae достаточно консервативны. Они состоят из молекулы ДНК, которая защищена белковой оболочкой – капсидом. Попадая в клетку, вирусная ДНК «обнажается» лишь достигнув клетки-мишени. Избавившись от двойной оболочки, «нагая» вирусная ДНК проникает в ядро, где и перестраивает работу всей клетки на вирусный лад.

Перепрограммирование клеточных функций (инфицирование) происходит с участием протеинового комплекса, который состоит из двух субъедениц – UL56 и UL89. Эти белки «нарезают» ДНК небольшими одинарными цепочками, с которых впоследствии и считывается вирусная информация. В процессе «нарезки» ДНК нуклеотиды меняются местами – происходят мутации (транслокациии). Эти изменения, в общем-то, и обеспечивают живучесть вирусов. Ведь, как правило, мутированная инфекция остается «равнодушной» к уже апробированным медикаментам. Более того, эти же протеины и подготавливают вирусную ДНК к перемещению в другие клетки. Они упаковывают полинуклеотиды в первую белковую оболочку — прокапсид.

То есть, UL56 иUL89 выполняют сразу несколько важных функций, и тем самым обеспечивают герпесвирусам процветание. Работают труженики-протеины за счет энергии, которую они получают из АТФ.

Как показали предшествующие исследования, основную роль во всех описанных процессах играет белок UL89. Он активирует фермент АТФазу, которая «выжимает» энергию из АТФ. То есть, UL89 «жмет пусковую кнопку» всех процессов. Более того, «тасует колоду генов» именно UL89. Хотя, конечно, в присутствии UL56 белок UL89 работает намного лучше, чем в одиночку. Без UL89 нагая ДНК так и осталась бы нагой и не смогла бы перебраться в другие клетки. Да и перепрограммировать клетку без этого белка вирусная ДНК не смогла бы.

Анатомия труженников

Коллектив исследователей из Испании и Франции под руководством Марты Надаль (Marta Nadal) из Института биомедицинских исследований (Institute for Research in Biomedicine) исследовал структуру белка, без которого герпесовые вирусы становятся бессильными. Ранее исследователи уже говорили, что можно разработать антивирусные препараты, действие которых будет основано на ингибировании белков-труженников. Однако эти предложения до сих пор оставались теоретическими, так как структуру протеинов UL56 и UL89 ученые не знали. Ведь для «препарирования» белка нужно выделить его в чистом виде, в достаточном количестве. Очищенный белок необходимо растворить, после чего можно проводить кристаллографический анализ.

Марта Надаль и ее коллеги с помощью молекулярного скрининга составили приблизительный портрет не всего белка, а его активного центра – С-терминального домена. Как показали исследования in vitro, активный центр белка рассекает ДНК. Ученые составили электростатический портрет белка и пришли к выводу, что белок взаимодействует с ДНК за счет избыточного положительного заряда, который заставляет ДНК закрутиться вокруг «лезвия» белка. «Режущая способность» вирусного белка зависит от ионов марганца, без которых молекулярный нож «ржавеет». Исследователи попытались инактивировать исследуемый белок. И пришли к выводу, что уже испытанный и зарекомендованный препарат против ВИЧ-инфекции – ралтегравир – точечно и эффективно обезвреживает сборщика вирусных капсид.

Подробнее о ходе эксперимента и результатах исследования можно прочитать в статье Structure and inhibition of herpesvirus DNA packaging terminase nuclease domain, опубликованной в журнале PNAS.

Ученые уверены, что результаты эксперимента помогут разработать антивирусный препарат. Так как более 90% населения Земли носят в себе вирус герпеса, то работа исследователей, вероятно поможет если не уничтожить вирус, то хотя бы остановить его распространение.

Источник: http://www.infox.ru/science/lab/2010…ablokiro.phtm