Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Het herpes simplex virus (HSV-1) verandert de 3D-structuur van menselijk DNA opzettelijk, om zichzelf in zijn gastheer voort te kunnen planten.
Wereldwijd dragen meer dan vier miljard mensen het HSV-1-virus bij zich. Het staat bekend als het koortslipvirus, en als je het eenmaal hebt gekregen, blijft het voor de rest van je leven in je lichaam. Virussen zijn volledig afhankelijk van hun gastheer om zich voort te kunnen planten, en dit doen ze door de levende cellen te plunderen. Nu hebben onderzoekers aan het Centre for Genomic Regulation in Barcelona ontdekt dat het koortslipvirus de architectuur van menselijk DNA opzettelijk vervormt, om zich beter te kunnen vermenigvuldigen. Hierover schrijven ze in Nature Communications.
Supermicroscopie
Twee op de drie mensen die jonger zijn dan 50 jaar leeft met HSV-1. De meesten ervaren geen symptomen, of alleen een terugkerende koortslip. Toch kan het virus in zeldzame gevallen bij pasgeborenen en mensen met een verminderde weerstand blindheid vooroorzaken. Als het bij hen de hersenen bereikt, kan het zelfs levensbedreigend zijn.
Om het virus beter te bestuderen, hebben de wetenschappers uit Barcelona een superresolutiemicroscoop ingezet. Hiermee kun je structuren zien van slechts 20 nanometer breed – grofweg 3500 keer dunner dan een menselijk haar. Dit combineerden ze met Hi-C, dat is een techniek waarmee te zien is welke delen van het DNA elkaar raken in de celkern. Een perfecte combinatie om van dichtbij te zien hoe het virus menselijke cellen kaapt.
Opgevouwen DNA
Het DNA is dus een doelwit van het virus, want daarmee kan het zijn eigen eiwitten maken. Om te begrijpen hoe hij precies te werk gaat, eerst even een lesje biologie. In cellen is DNA niet als een losse sliert aanwezig, maar ligt het netjes opgevouwen. Hoe strak dat is, bepaalt of een stukje DNA wel of niet toegankelijk is voor de productie van eiwitten. Wanneer het deels opengerold is, en dus niet strak ligt opgevouwen, kan het worden gebruikt om RNA te maken – de eerste stap in de productie van eiwitten. Maar als het DNA juist strak is opgevouwen, wordt het moeilijk of zelfs onmogelijk om genen af te lezen en kan er geen RNA worden gemaakt.
Dief
De ‘overval’ van het virus op het DNA begint al in het eerste uur van de infectie. Het virus steelt een enzym dat meehelpt met het vertalen van DNA naar eiwitten, om daarmee zijn eigen eiwitten te bouwen. En daarbij gebruikt hij ook een enzym dat het DNA openknipt, topo-isomerase I, zodat de genen die hij nodig heeft om zich voort te planten minder strak liggen opgerold en dus gebruikt kunnen worden.
Door deze diefstal stort de geïnfecteerde cel in. Die kan de twee gekaapte enzymen namelijk zelf amper meer gebruiken en daardoor lukt het niet om nog genoeg eiwitten te maken. Dat leidt er onder andere toe dat de rest van het DNA enorm strak wordt opgevouwen en nog maar 30 procent van zijn normale volume inneemt.
En dat was een onverwachte bevinding. Eerder werd gedacht dat de mate van vouwing van het DNA bepaalt of het kan worden afgelezen om eiwitten te maken. Maar met dit virus zagen de wetenschappers dat het ook andersom kan: de eiwitproductie kan ook de mate van vouwing bepalen. Het is dus een soort tweerichtingsverkeer.
Nieuwe behandeling?
In een experiment blokkeerden de onderzoekers topo-isomerase I van een aantal menselijke cellen in het lab. Dit zorgde ervoor dat HSV-I de vouwing van het DNA niet kon aanpassen: de infectie stopte. Deze informatie kan mogelijk helpen bij het ontwikkelen van manieren om het virus onder controle te houden. Topo-isomerase I is echter wel een essentieel eiwit en er kunnen ernstige bijwerkingen ontstaan als dat volledig wordt geblokkeerd.
HSV-1 wordt beschouwd als een wereldwijd gezondheidsprobleem vanwege de vele besmettingen en het vermogen om terugkerende uitbraken te veroorzaken. Hoewel er behandelingen beschikbaar zijn om de symptomen te bestrijden, nemen de resistente stammen toe en is er nog geen genezing mogelijk.
Bronnen: Nature Communications, EurekAlert!