Открытия повышают шансы на разработку более целенаправленных методов лечения вместо существующих лекарств, которые не всегда работают или имеют побочные эффекты.
По оценкам экспертов, от 60 до 90 процентов населения мира являются носителями цитомегаловируса человека или ЦМВ, который является одним из восьми вирусов герпеса, поражающих людей.
У здоровых людей вирус находится в спящем состоянии и не вызывает явных заболеваний.
Однако он представляет значительный риск при заражении нерожденными детьми, чья иммунная система еще не сформировалась, и людьми с ослабленной иммунной функцией.
ЦМВ является основной причиной врожденных дефектов, вызванных любым инфекционным агентом. Он поражает одного из 150 новорожденных в США и чаще всего приводит к потере слуха, но также может вызывать когнитивные или физические аномалии и церебральный паралич.
После заражения вирус остается в организме на всю жизнь и вспыхивает только тогда, когда иммунная система подавлена, например, у пациентов со СПИДом, пациентов после трансплантации и пациентов с раком, проходящих интенсивную химиотерапию.
Для исследования, опубликованного в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Гудрум объединился с коллегами из Германии и Израиля.
Исследователи изучили, как фундаментальный аспект человеческой клетки регулирует вирус: механизм упаковки и хранения генетической информации.
Понимание того, как вирусная ДНК ведет себя в клетках-хозяевах человека во время покоя и реактивации вируса, обеспечивает основу для разработки лекарств, которые могли бы предотвратить "пробуждение" вируса и появление болезни.
«Иммунная система человека очень сложна, и то, как этот вирус сумел незаметно интегрироваться в нашу биологию, чтобы обеспечить свое собственное выживание, — немалый подвиг», — сказал Гудрам, также член Института BIO5 в UA.
«ЦМВ — мастер клеточной биологии человека. От транскрипции ДНК в чертежи белков до производства этих белков, от деления клеток до клеточного метаболизма — нет процесса, который этот вирус не изменил бы », — сказал Гудрам.
Это мастерство, объяснила она, является причиной того, что вирус так неуловимо для вакцинации, и в настоящее время нет способа искоренить его. Гудрам отметил, что с другими вирусами герпеса, такими как Эпштейн-Барр или ветряная оспа, инфекция очевидна.
Но это не относится к CMV.
«С точки зрения вируса, это вершина мастерства — заразить, даже не сообщая о своем присутствии», — сказал Гудрам.
«Чтобы разработать более эффективные противовирусные стратегии, мы должны понимать биологию вирусной инфекции и то, как вирусу удается сохраняться на протяжении всей нашей жизни», — сказала она. "Мы пытаемся понять, как наши клеточные механизмы используются этим вирусом, и найти мишени для лекарств, чтобы контролировать его."
Каждая человеческая клетка содержит нить ДНК длиной около 6 футов, спрятанную в ее ядре и плотно упакованную белками, называемыми гистонами. Один такой пакет генетического материала называется хромосомой.
«Вы можете представить гистоны в виде катушки, а нить — это ДНК, которая оборачивается вокруг катушки», — сказал Гудрам. "Это решает две важные задачи: во-первых, он конденсирует ДНК, чтобы ее можно было упаковать в ядро клетки, и, во-вторых, он обеспечивает клетку механизмом для регулирования активности генов, закодированных в этой ДНК."
Гудрам объяснил, что связь между гистонами и ДНК очень динамична и действует как ключевой механизм, используемый клетками для контроля того, какие гены экспрессируются, а какие нет.
Например, когда ДНК плотно намотана на гистоны, она недоступна для ферментов, специализирующихся на создании копий генов в процессе, называемом транскрипцией, которые впоследствии служат схемами для производства белков.
«Когда вирус, такой как CMV, заражает наши клетки, его ДНК упаковывается гистонами, как если бы это была собственная ДНК клетки», — сказал Гудрам.
"Вопрос в том, как это происходит, и есть ли у вируса выбор в этом вопросе?? Наша работа отображает отложение гистонов в хромосоме вирусной ДНК и показывает, что вирус кодирует механизм реорганизации этих гистонов, чтобы способствовать экспрессии генов из вирусной хромосомы."
Майкл Невельс из Института медицинской микробиологии и гигиены при Университете Регенсбурга, Германия, сказал: «Теперь, когда мы определили положения нуклеосом, мы можем изучить, как регулируется транскрипция, и, исходя из этого, другие могут начать разработку методов лечения."
Например, если исследователи могут идентифицировать молекулы, которые играют ключевую роль в этом процессе, они могут разработать новые лекарства, нацеленные на эти молекулы.
«Поскольку мы не можем уничтожить вирус, цель состоит в том, чтобы держать его под контролем», — сказал Невельс, который руководил исследованием вместе с Эраном Сегалом и Эйнатом Залькваром из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль.
«Идея состоит в том, чтобы нацелить вирус на уровень его структуры ДНК и снизить активность гена до уровней покоя», — сказал Невелс.
Одной из таких молекулярных мишеней, идентифицированных в этом исследовании, является вирусный белок IE1.
Поскольку он регулирует упаковку и распаковку вирусной ДНК, он потенциально может стать целью для новых методов лечения.
Предупреждая, что потребуется еще много шагов, прежде чем это будет достигнуто, Невелс сказал, что «если бы мы могли подавить IE1, геном вируса был бы плотнее упакован гистонами, что оставляет меньше доступной ДНК и предотвращает активацию генов."
Другая стратегия направлена в противоположном направлении, сознательно выводя вирус из спящего состояния, чтобы он стал уязвимым для противовирусных препаратов. Это может быть вариантом для пациентов, которые собираются перенести трансплантацию органа, для которой требуются иммунодепрессанты, чтобы предотвратить отторжение нового органа.
Подавление иммунной системы позволяет вирусу реактивироваться.
«Существуют противовирусные препараты, которые нацелены на активный, реплицирующийся вирус, но они не могут нацелить на латентный вирус, потому что в этом состоянии это просто фрагмент ДНК в ядре клетки», — сказал Гудрам. "Прежде чем эти пациенты войдут в состояние иммуносупрессии, вы должны нацелить вирусные резервуары и заставить вирус выйти из латентного периода."