Studiet producerer de klareste billeder til dato af HSV-1, virus, der forårsager forkølelsessår

UCLA-forskere har produceret de klareste 3D-billeder til dato af virussen, der forårsager forkølelsessår, herpes simplex virus type 1, eller HSV-1. Billederne satte dem i stand til at kortlægge virussens struktur og gav ny indsigt i, hvordan HSV-1 virker.

En rapport om forskningen blev offentliggjort online af tidsskriftet Videnskab .

Forskerne brugte kryoelektronmikroskopi, eller cryoEM, at opnå den første atommodel af viruspartiklen, som består af mere end 3, 000 proteinmolekyler bestående af titusinder af atomer.

"Vi har vidst, at HSV-1 kan gemme sig inde i nervecellens kerne og etablere livslang latent infektion i de fleste af os, " sagde Xinghong Dai, en UCLA -forsker og undersøgelsens første forfatter. "Men det var uklart, hvordan virussen rejser fra kernen af ​​en nervecelle, langs det lange projektion kaldet axonet, og til hudoverfladen, hvor såret opstår. Det er første gang, vi har set, hvordan disse cellulære transportkøretøjer kunne binde sig til deres last, HSV-1-kapsiden - virusets proteinskal."

Studiets seniorforfatter er Z. Hong Zhou, direktør for Electron Imaging Center for NanoMachines ved California NanoSystems Institute ved UCLA, og professor i mikrobiologi, immunologi og molekylær genetik.

Indtil nu, videnskabsmænd var ude af stand til at skabe et klart billede af virussen for at studere dens mønstre og adfærd. Zhou og hans team brugte en metode kaldet subparticle raffinement til at forbedre klarheden af ​​udvalgte områder af cryoEM-billederne.

Den nye metode fanger detaljerede strukturelle oplysninger, der ellers ville være svære at fastslå, dels fordi HSV-1-partiklen er så meget større end andre vira, at cryoEM-billeddannelse typisk bruges til at studere. Dette gjorde det muligt for forskerne at producere en præcis visualisering af tegumentproteinerne, som ligner femtakkede stjerner og beklæder ydersiden af ​​viruskapsiden i en regulær, eller stærkt bestilt, gitter.

"Virusen trænger ind og gemmer sig inde i vores neuroner i en sovende tilstand, og aktiverer for at forårsage forkølelsessår, når vores krop bliver svag, " sagde Zhou. "Disse tegumentproteiner er involveret i at transportere virussen inde i neuroner til vores læber for at muliggøre aktiv infektion."

Herpesvirus, der inficerer mennesker, er klassificeret i tre underfamilier. Ud over underfamilien, der forårsager forkølelsessår, der er en, der forårsager fødselsdefekter og en anden, der forårsager kræft.

Vira i alle tre underfamilier deler lignende kerner, men adskiller sig i proteinkappen uden for kernen, tegumentet. Zhou sagde, at videnskabsmænd har offentliggjort artikler om strukturerne af tegumentproteiner i de sidste 20 år.

"Men ved lavere opløsninger, vi vidste ikke præcis, hvad de molekyler var før nu, " sagde han. "Nu, vi er 100 procent sikre."

Fordi det capsid-associerede tegumentkompleks, eller CATC, har unikke egenskaber sammenlignet med dem i de andre underfamilier, det spiller sandsynligvis en afgørende rolle i HSV-1's unikke livscyklus. Ved at forstå trinene i denne cyklus gennem strukturen, Zhou og hans team fik dybere indsigt i, hvordan virussen inficerer, rejser og forbliver i nerveceller.

3D-billedet giver forskere et vigtigt nyt værktøj, der kan hjælpe med at pege vejen mod opdagelse og design af antivirale lægemidler og nye behandlingsmuligheder for mennesker med tilbagevendende forkølelsessår.