Wissenschaftler haben entdeckt, dass das Herpes-simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) das menschliche Genom reorganisiert, um auf Gene zuzugreifen, die ihm bei der Replikation helfen. Diese Erkenntnis bietet neue Einblicke, wie Viren ihre Wirte manipulieren, was möglicherweise zu besseren Behandlungen führen könnte.
Forscher am Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona fanden heraus, dass HSV-1 die dreidimensionale Struktur des menschlichen Genoms umgestaltet. Dies ermöglicht dem Virus den Zugriff auf die Gene des Wirts, die es zur Vermehrung benötigt. Die in Nature Communications veröffentlichte Studie enthüllt einen bisher unbekannten Mechanismus der viralen Manipulation.
Die Studie zeigte, dass die Blockierung eines einzigen menschlichen Enzyms, der Topoisomerase I, HSV-1 vollständig daran hindert, das menschliche Genom während der Infektion zu reorganisieren und somit die virale Replikation zu stoppen. In Zellkulturen verhinderte die Hemmung dieses Enzyms die Infektion, bevor das Virus neue Partikel produzieren konnte. Diese Entdeckung deutet auf eine neuartige Strategie zur Kontrolle eines Virus hin, das weltweit fast vier Milliarden Menschen infiziert.
Das Team verwendete Super-Resolution-Mikroskopie, mit der Strukturen von nur 20 Nanometern Größe visualisiert werden können, und Hi-C, eine Technik, die zeigt, welche DNA-Fragmente innerhalb des Zellkerns interagieren. Sie kombinierten diese Techniken, um zu verstehen, wie HSV-1 menschliche Zellen kapert. Sie fanden heraus, dass das Virus das menschliche RNA-Polymerase-II-Enzym kapert, um bei der Synthese seiner eigenen Proteine zu helfen.
Die Aktionen des Virus führen dazu, dass die Transkription über das gesamte Wirtsgenom zum Erliegen kommt, was dazu führt, dass das Chromatin – der natürliche Zustand der menschlichen DNA in den Zellen – sich zu einer dichten Hülle verdichtet. Dies war unerwartet, da man zuvor annahm, dass die Chromatin-Struktur die Transkription diktiert. Diese Forschung deutet auf eine wechselseitige Beziehung zwischen Aktivität und Struktur hin.
HSV-1 betrifft zwei von drei Menschen unter 50 Jahren. Während die meisten Infektionen asymptomatisch sind oder wiederkehrende Fieberbläschen verursachen, kann das Virus in seltenen Fällen zu Blindheit oder lebensbedrohlichen Erkrankungen führen. Diese Forschung könnte dazu beitragen, die globale gesundheitliche Herausforderung durch HSV-1 zu bewältigen, das weit verbreitet ist und wiederkehrende Ausbrüche verursachen kann. Obwohl es Behandlungen zur Behandlung der Symptome gibt, entstehen medikamentenresistente Stämme, und es gibt keine Heilung.