Οι ιοί εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από τους ξενιστές τους για να αναπαραχθούν. Λεηλατούν τα ζωντανά κύτταρα για μέρη και ενέργεια και καταλαμβάνουν τον κυτταρικό μηχανισμό του ξενιστή για να δημιουργήσουν νέα αντίγραφα του εαυτού τους. Ο ιός του απλού έρπητα-1 (HSV-1), όπως αποδεικνύεται, αναδιαμορφώνεται επίσης, σύμφωνα με μια μελέτη στο Nature Communications.
Ερευνητές στο Κέντρο Γονιδιωματικής Ρύθμισης (CRG) στη Βαρκελώνη ανακάλυψαν ότι ο έρπης αναδιαμορφώνει την αρχιτεκτονική του ανθρώπινου γονιδιώματος, αναδιαμορφώνοντας το σχήμα του σε τρισδιάστατο χώρο, έτσι ώστε ο HSV-1 να μπορεί να έχει πρόσβαση σε γονίδια του ξενιστή που είναι πιο χρήσιμα για την ικανότητά του να αναπαράγεται.
«Ο HSV-1 είναι ένας ευκαιριακός εσωτερικός σχεδιαστής, που αναδιαμορφώνει το ανθρώπινο γονιδίωμα με μεγάλη ακρίβεια και επιλέγει με ποια κομμάτια έρχεται σε επαφή. Είναι ένας νέος μηχανισμός χειραγώγησης που δεν γνωρίζαμε ότι ο ιός μπορούσε να εκμεταλλευτεί τους πόρους του ξενιστή», λέει η Δρ. Esther González Almela, πρώτη συγγραφέας της μελέτης.
Ενώ άλλοι ιοί έρπητα έχουν παρατηρηθεί να συμπιέζουν και να αναδιαμορφώνουν τα χρωμοσώματα του ξενιστή, δεν ήταν σαφές εάν ήταν παρενέργεια της εισβολής του ιού και της δημιουργίας των δικών του εργοστασίων ιικής αναπαραγωγής. Η μελέτη είναι η πρώτη απόδειξη ότι ο HSV-1 αναδιαμορφώνει το ανθρώπινο γονιδίωμα σκόπιμα και μέσα σε λίγες ώρες από τη μόλυνση.
Το ανθρώπινο DNA στη φυσική του κατάσταση μέσα στα κύτταρα (αριστερά) σε σύγκριση με οκτώ ώρες μετά τη μόλυνση με HSV-1 (δεξιά). Ο ιός συμπιέζει σημαντικά το μέγεθος του ανθρώπινου γονιδιώματος και το μετακινεί προς την άκρη του πυρήνα, ελευθερώνοντας χώρο για να δημιουργήσει ένα εργοστάσιο για τους δικούς του σκοπούς. Πίστωση: Esther Gonzalez Almela και Álvaro Castells García
Το κρίσιμο σημείο είναι ότι οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο αποκλεισμός ενός μόνο ενζύμου του ξενιστή, της τοποϊσομεράσης Ι, μπλόκαρε πλήρως την ικανότητα του ιού HSV-1 να αναδιατάσσει το ανθρώπινο γονιδίωμα κατά τη διάρκεια της μόλυνσης, αναστέλλοντας την εχθρική κατάληψη. Η ανακάλυψη αντιπροσωπεύει μια νέα πιθανή στρατηγική για τον έλεγχο ενός ιού που μολύνει σχεδόν 4 δισεκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.
«Στην κυτταροκαλλιέργεια, η αναστολή αυτού του ενζύμου σταμάτησε τη μόλυνση πριν ο ιός μπορέσει να δημιουργήσει ένα μόνο νέο σωματίδιο», λέει η καθηγήτρια έρευνας του ICREA, Pia Cosma, συγγραφέας. «Αυτό μας δίνει έναν πιθανό νέο θεραπευτικό στόχο για την αναστολή της μόλυνσης».
Οι ερευνητές κατέληξαν στα ευρήματά τους συνδυάζοντας μικροσκοπία υπερ-ανάλυσης, μια τεχνική απεικόνισης που μπορεί να δει δομές πλάτους 20 νανομέτρων, περίπου 3.500 φορές λεπτότερες από μια τρίχα.
Διαπίστωσαν ότι η εχθρική κατάληψη ξεκινά μέσα στην πρώτη ώρα, με τον ιό να καταλαμβάνει το ανθρώπινο ένζυμο RNA-πολυμεράση II για να βοηθήσει στη σύνθεση των δικών του πρωτεϊνών. Η τοποϊσομεράση Ι, ένα ένζυμο που κόβει το DNA για να απελευθερώσει στρεπτική τάση, και η κοχεσίνη, μια δομική πρωτεΐνη, ακολούθησαν την ανθρώπινη RNA-πολυμεράση II στα νεοσχηματιζόμενα διαμερίσματα αντιγραφής του ιού.
Τρεις ώρες μετά τη μόλυνση, το μεγαλύτερο μέρος της πολυμεράσης και ένα σημαντικό κλάσμα των άλλων δύο παραγόντων είχαν εγκαταλείψει τα ανθρώπινα γονίδια. Η μαζική κλοπή προκαλεί την κατάρρευση της μεταγραφής στο γονιδίωμα του ξενιστή, η οποία με τη σειρά της προκάλεσε τη σύνθλιψη της χρωματίνης, της φυσικής κατάστασης του ανθρώπινου γονιδιώματος μέσα στα κύτταρα, σε ένα πυκνό κέλυφος μόλις 30% του αρχικού του όγκου. Αυτό ήταν ένα απροσδόκητο εύρημα.
Δύο στους τρεις ανθρώπους κάτω των 50 ετών ζουν με τον HSV-1. Μόλις μολυνθούν, οι άνθρωποι έχουν τον ιό εφ’ όρου ζωής, αν και οι περισσότερες περιπτώσεις είναι ασυμπτωματικές ή εκδηλώνονται ως υποτροπιάζουσες πληγές. Σπάνια, ο ιός μπορεί να προκαλέσει τύφλωση ή απειλητική για τη ζωή ασθένεια σε νεογνά και ανοσοκατεσταλμένα άτομα.
Τα ευρήματα της μελέτης μπορούν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση του φορτίου δημόσιας υγείας από τον HSV-1, ο οποίος θεωρείται παγκόσμια πρόκληση για την υγεία λόγω της επικράτησής του και της ικανότητάς του να προκαλεί υποτροπιάζουσες εξάρσεις. Αν και υπάρχουν θεραπείες για τη διαχείριση των συμπτωμάτων, τα ανθεκτικά στα φάρμακα στελέχη βρίσκονται σε άνοδο.
