Haben Sie schon einmal einen Mieter erlebt, der mit der Belegung eines Zimmers nicht zufrieden ist und verlangt, das ganze Haus neu zu streichen?Herpes simplex Es macht etwas Ähnliches mit unseren Zellen, nur dass es nicht die Wände neu streicht, sondern die Architektur unserer DNA komplett umgestaltet.
Die Forscher von Zentrum für Genomische Regulation in Barcelona Sie entdeckten, dass sich dieses Virus nicht nur repliziert: Innerhalb weniger Stunden verändert es die dreidimensionale Struktur des menschlichen Genoms, komprimiert es auf 70 Prozent seines ursprünglichen Volumens und verschiebt es an die Ränder des Zellkerns. Und das alles, um Platz für ihre eigene Replikationsfabrik zu schaffen. Aber es gibt gute Neuigkeiten: Sie haben auch einen Weg gefunden, es zu stoppen..
Herpes simplex, ein molekularer Architekt in unserer DNA
Das Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) verursacht die lästigen Bläschen, die wir als Fieberbläschen kennen, aber seine wahren Fähigkeiten gehen weit über eine einfache Gewebeschädigung hinaus. Esther Gonzalez-Almela e Alvaro Castells Garcia, die Erstautoren der Studie veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht , nutzte eine Kombination aus hochauflösender Mikroskopie und Chromosomenerfassungstechniken, um diesen verborgenen Mechanismus zu entschlüsseln.
Das Virus beginnt innerhalb der ersten Stunde nach der Infektion mit seinen Umstrukturierungsarbeiten. Stiehlt buchstäblich die RNA-Polymerase II, das für die Transkription menschlicher Gene essentielle Enzym, indem es es in seine eigenen Replikationskompartimente entführt. Mit diesem groß angelegten Diebstahl verursacht das Virus den transkriptionellen Zusammenbruch des gesamten Wirtsgenoms.
Unser Genom, das normalerweise in einer offenen und zugänglichen Struktur organisiert ist, ist in eine dichte Hülle komprimiert, die nur 30 % des ursprünglichen Volumens einnimmt.
Topoisomerase: Der Hauptschalter
Der wahre Geniestreich der Forschung liegt in der Identifizierung das Enzym Topoisomerase I als Nervenzentrum der gesamten Operation. Dieses Enzym, das normalerweise DNA schneidet, um Spannungen während der Replikation abzubauen, ist vom Virus rekrutiert zusammen mit anderen Strukturproteinen wie Kohäsin.
Maria Pia Cosma, ICREA-Forscher und korrespondierender Autor der Studie am Zentrum für Genomische Regulationerklärte, wie dieses Enzym zur Achillesferse des Virus wurde:
„In Zellkulturen stoppte die Hemmung dieses Enzyms die Infektion, bevor das Virus auch nur ein einziges neues Partikel produzieren konnte.“
Wie genomische Sequestrierung funktioniert
Innerhalb von drei Stunden nach der Infektion verlassen die meisten Polymerasen und ein beträchtlicher Teil anderer Schlüsselfaktoren die menschlichen Gene vollständig. Dieser Massendiebstahl führt zu einem Zusammenbruch der Transkription im gesamten Wirtsgenom, was wiederum dazu führt, dass das Chromatin zu einer dichten Hülle komprimiert wird.
Das Besondere an dieser Entdeckung ist, dass stellt unser Verständnis der Beziehung zwischen DNA-Struktur und -Funktion auf den Kopf. Früher dachten wir, dass dichtes Chromatin Gene automatisch abschaltet, aber hier sehen wir das Gegenteil: Wenn genügend Transkription stoppt, verdichtet sich die DNA entsprechend.
Herpes simplex verschiebt, wie bereits erwähnt, das menschliche Genom physisch an die Ränder des Zellkerns und gibt so zentralen Raum frei, um seine eigene virale ReplikationsfabrikEs ist ein bisschen so, als würde man alle Mieter aus einem Gebäude vertreiben, um es in eine illegale Fabrik zu verwandeln.
Herpes simplex, die Auswirkungen auf 4 Milliarden Menschen
Herpes simplex betrifft fast 4 Milliarden Menschen unter 50 weltweit. Zwei von drei Menschen leben ihr ganzes Leben lang mit HSV-1, obwohl die Infektion in den meisten Fällen symptomlos bleibt. Tritt sie dennoch auf, kann sie nicht nur Lippenherpes, sondern bei Neugeborenen und immungeschwächten Menschen auch Blindheit oder lebensbedrohliche Erkrankungen verursachen.
Die kürzlich veröffentlichte Studie eröffnet neue therapeutische Möglichkeiten, gerade weil sie einen einzigen Schwachpunkt identifiziert. Während aktuelle Behandlungen lediglich die Symptome lindern, Arzneimittelresistente Stämme nehmen zu und es gibt noch immer keine endgültige Heilung.
Eine konkrete Hoffnung
Die Entdeckung, dass ein einziges Enzym die gesamte Fähigkeit des Virus kontrolliert, das menschliche Genom umzuordnen, bietet uns eine völlig neues therapeutisches Ziel. Es ist viel einfacher, Medikamente zu entwickeln, die Topoisomerase I spezifisch hemmen, als zu versuchen, jeden einzelnen Aspekt der Virusreplikation zu blockieren.
Das Team der Zentrum für Genomische Regulation Um diesen Prozess in Echtzeit zu beobachten, wurden Techniken eingesetzt, die Strukturen mit einer Breite von nur 20 Nanometern – etwa 3.500 Mal dünner als ein menschliches Haar – „sehen“ können.
Wir sind noch nicht bereit für klinische Studien, aber diese Forschung verändert unsere Sicht auf Herpes simplex grundlegend. Es ist nicht mehr nur ein Virus, das sich in Neuronen versteckt und immer dann wieder auftaucht, wenn wir es am wenigsten erwarten. Es ist ein raffinierter Manipulator unseres eigenen genetischen Codes, aber wir wissen jetzt genau, welchen Schalter wir umlegen müssen, um ihn zu stoppen.
