Herpesvirus manipuliert menschliches Genom: Enzym als möglicher Schutz

BARCELONA / LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher des Center for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona haben eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht: Das Herpes-simplex-Virus 1 (HSV-1) kann das menschliche Genom gezielt umgestalten, um seine eigene Vermehrung zu fördern.

Das Herpes-simplex-Virus 1 (HSV-1) ist bekannt dafür, dass es weltweit Milliarden von Menschen infiziert. Eine neue Studie des Center for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona hat nun gezeigt, dass das Virus nicht nur die zelluläre Maschinerie des Wirts kapert, sondern auch das menschliche Genom in seiner dreidimensionalen Struktur umgestaltet. Diese Umgestaltung ermöglicht es dem Virus, gezielt auf Gene zuzugreifen, die für seine Reproduktion von Vorteil sind.

Die Forscher entdeckten, dass HSV-1 innerhalb weniger Stunden nach der Infektion die Architektur des menschlichen Genoms verändert. Diese gezielte Manipulation unterscheidet sich von den bisher bekannten Effekten anderer Herpesviren, die oft als Nebenprodukt der viralen Replikation betrachtet wurden. Die Studie, veröffentlicht in Nature Communications, liefert den ersten Beweis dafür, dass HSV-1 das Genom absichtlich umgestaltet.

Ein entscheidender Durchbruch der Forschung war die Entdeckung, dass das Blockieren eines einzigen Enzyms, der Topoisomerase I, die Fähigkeit des Virus, das Genom umzugestalten, vollständig stoppt. Diese Erkenntnis eröffnet neue Möglichkeiten zur Bekämpfung des Virus, das weltweit fast vier Milliarden Menschen infiziert hat. In Zellkulturen konnte die Hemmung dieses Enzyms die Infektion stoppen, bevor das Virus neue Partikel produzieren konnte.

Die Forscher kombinierten Super-Resolution-Mikroskopie mit der Hi-C-Technik, um die Mechanismen zu verstehen, mit denen HSV-1 menschliche Zellen kapert. Sie fanden heraus, dass das Virus bereits in der ersten Stunde der Infektion beginnt, das menschliche RNA-Polymerase-II-Enzym zu kapern, um seine eigenen Proteine zu synthetisieren. Die Topoisomerase I und das Strukturprotein Cohesin folgten der RNA-Polymerase II in die neu entstehenden viralen Replikationskompartimente.

Drei Stunden nach der Infektion hatten die meisten Polymerasen und ein erheblicher Teil der anderen Faktoren die menschlichen Gene verlassen. Diese umfassende Umstrukturierung führt zu einem Zusammenbruch der Transkription im gesamten Wirtsgenom, was wiederum das Chromatin, die natürliche Struktur des menschlichen Genoms in den Zellen, in eine dichte Hülle von nur 30 % seines ursprünglichen Volumens komprimiert.

Die Ergebnisse der Studie könnten helfen, die öffentliche Gesundheitsbelastung durch HSV-1 zu verringern, das aufgrund seiner Häufigkeit und seiner Fähigkeit, wiederkehrende Ausbrüche zu verursachen, als globale Gesundheitsherausforderung gilt. Obwohl Behandlungen zur Linderung der Symptome verfügbar sind, nehmen resistente Virusstämme zu, und eine Heilung gibt es nicht.

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