Een nieuwe studie onthult een voorheen onbekend mechanisme dat bepaalt of virussen die bacteriën infecteren snel hun gastheren doden of latent in de cel blijven. De vondst, gerapporteerd in het tijdschrift eLife, kan ook van toepassing zijn op virussen die mensen en andere dieren infecteren, zei de onderzoeker.

"Ik ontdekte voor het eerst dat de mechanica van hoe DNA in een virus wordt verpakt, het verloop van infectie bepaalt, " zei de pathobiologieprofessor van de Universiteit van Illinois, Alex Evilevitch, die de studie heeft uitgevoerd.

Nadat ze hun DNA in een cel hebben geïnjecteerd, virussen hebben de neiging om een ​​van de twee belangrijkste routes te volgen, zogenaamde "lytische" of "latente" infecties. In de lytische route, viraal DNA eist snel de eigen middelen van de gastheercel op om honderden kopieën van zichzelf te maken. De nieuwe virussen doden vervolgens de cel en gaan door met het herhalen van de cyclus in andere cellen.

Latente virale infecties volgen een ander beloop, echter:eenmaal in de cel, het virale DNA neemt zichzelf op in het gastheergenoom. Als de cel zich deelt, het virale DNA wordt ook gedupliceerd. Zolang de infectie latent aanwezig is, er is weinig bewijs van in de gastheer.

Het probleem met latente virale infecties is dat, in tijden van stress voor de gastheer, het virus kan plotseling lytisch worden, de cel overnemen en doden na een waanzinnige voortplantingsaanval, zei Evilevitch.

"De vele virale infecties die we met zich meedragen, kunnen heel lang latent aanwezig blijven. Soms worden ze lytisch, en dat is wanneer we symptomen ontwikkelen, " hij zei.

Latente virale infecties bij mensen zijn onder meer herpes simplex, varicella zoster, Epstein barr, menselijk cytomegalovirus, adenovirus, Kaposi's sarcoom en verschillende anderen.

"Het is heel belangrijk om te weten wat de overgang van de latente toestand naar de lytische toestand regelt, zodat we misschien kunnen voorkomen dat deze infecties zich verspreiden, ' zei Evilevitch.

Veel onderzoeken naar de dynamiek van virale infectie hebben zich gericht op de structurele kenmerken van de eiwitcapsiden die het virale genetische materiaal beschermen en naar de plaats van infectie brengen. Evilevitch keek in plaats daarvan naar de spanningen en spanningen op de virale DNA-moleculen net voordat ze in een gastheer worden geïnjecteerd.

Hij gebruikte isotherme titratiecalorimetrie, die discrete veranderingen in thermische energie in een systeem kan meten, om het verloop van de infectie te volgen. In een eerdere studie, zijn laboratoriumgroep ontdekte dat het proces van virale infectie warmte afgeeft. In de nieuwe studie Evilevitch stelde de gastheerbacterie bloot, Escherichia coli, tot duizenden virale deeltjes, bewaakte vervolgens de thermische ups en downs die optraden naarmate de infectie vorderde.

Hij ontdekte dat de infecties synchroon plaatsvonden - waarbij honderden virussen hun DNA tegelijk in de bacterie injecteerden - of willekeurig, met infecties die langzamer en ongecoördineerd optreden. Een nadere blik op het virale genetische materiaal voorafgaand aan infectie onthulde dat het DNA dat in het virus verpakt was, de neiging had meer "vloeibaar" te zijn bij de synchrone infecties, maar stijver tijdens de willekeurige infecties.

De synchrone infecties kwamen nauw overeen met latente infecties die de gastheer, terwijl hoe langzamer, een meer willekeurig infectieproces leidde tot lytische gebeurtenissen die de gastheer doodden.

Naarmate de temperatuur toenam, het virale DNA werd meer vloeibaar en infecties liepen meer synchroon. Verhogingen van extracellulaire magnesiumionconcentraties gerelateerd aan cellulair metabolisme en groeiomstandigheden bevorderden ook synchrone infecties, Evilevitch gevonden.

Warmte maakte de DNA-moleculen in de capside flexibeler, het verminderen van de glijdende wrijving tussen hen, hij zei. Het toevoegen van positief geladen ionen verminderde de afstoting tussen de negatief geladen DNA-moleculen, waardoor het DNA ook vloeibaarder wordt.

"Het DNA wordt flexibeler; het heeft een meer vloeibaar karakter, "zei hij. "Als gevolg daarvan, het is waarschijnlijker dat het wordt uitgeworpen - zoals tandpasta uit een tube. Maar als het stevig is, het zal vast komen te zitten in de buis."

De nieuwe bevindingen zijn "goed voor de virologie, ' zei Evilevitch.

"We begrijpen nu dat de mechanica van DNA verpakt in het virus direct de richting van infectie naar een lytische of latente route beïnvloedt, " zei hij. "We denken dat dit ons zal helpen te leren hoe we infecties kunnen beheersen en voorkomen dat ze lytisch worden. Het kan mogelijk leiden tot nieuwe therapieën om de verspreiding van infecties te voorkomen."