UCLA-onderzoekers hebben tot nu toe de duidelijkste 3D-beelden gemaakt van het virus dat koortsblaasjes veroorzaakt, herpes simplex-virus type 1, of HSV-1. De beelden stelden hen in staat de structuur van het virus in kaart te brengen en boden nieuwe inzichten in hoe HSV-1 werkt.

Een rapport over het onderzoek werd online gepubliceerd door het tijdschrift Wetenschap .

De wetenschappers gebruikten cryo-elektronenmicroscopie, of cryoEM, om het eerste atoommodel van het virusdeeltje te verkrijgen, die uit meer dan 3 bestaat, 000 eiwitmoleculen bestaande uit tientallen miljoenen atomen.

"We weten dat HSV-1 zich in de kern van de zenuwcel kan verbergen en een levenslange latente infectie in de meesten van ons kan veroorzaken, " zei Xinghong Dai, een UCLA-onderzoeker en de eerste auteur van de studie. "Maar het was onduidelijk hoe het virus vanuit de kern van een zenuwcel reist, langs de lange projectie die het axon wordt genoemd, en naar het huidoppervlak waar de zweer optreedt. Dit is de eerste keer dat we hebben gezien hoe die cellulaire transportvoertuigen kunnen binden aan hun lading, de HSV-1-capside - de eiwitschil van het virus."

De senior auteur van de studie is Z. Hong Zhou, directeur van het Electron Imaging Center for NanoMachines aan het California NanoSystems Institute aan de UCLA, en een professor in de microbiologie, immunologie en moleculaire genetica.

Tot nu, wetenschappers waren niet in staat om een ​​duidelijk beeld van het virus te krijgen om de patronen en het gedrag ervan te bestuderen. Zhou en zijn team gebruikten een methode die subdeeltjesverfijning wordt genoemd om de helderheid van geselecteerde gebieden van de cryoEM-beelden te verbeteren.

De nieuwe methode legt gedetailleerde structurele informatie vast die anders moeilijk te achterhalen zou zijn, gedeeltelijk omdat het HSV-1-deeltje zo veel groter is dan andere virussen dat cryoEM-beeldvorming doorgaans wordt gebruikt om te bestuderen. Hierdoor konden de wetenschappers een nauwkeurige visualisatie van de tegument-eiwitten maken, die eruitzien als vijfpuntige sterren en de buitenkant van de viruscapside in een regelmatige, of zeer geordend, rooster.

"Het virus komt binnen en verbergt zich in onze neuronen in een slapende toestand, en activeert om koortsblaasjes te veroorzaken wanneer ons lichaam zwak wordt, " Zei Zhou. "Deze tegument-eiwitten zijn betrokken bij het transport van het virus in neuronen naar onze lippen om actieve infectie mogelijk te maken."

Herpesvirussen die mensen infecteren, worden ingedeeld in drie subfamilies. Naast de onderfamilie die koortsblaasjes veroorzaakt, er is er een die geboorteafwijkingen veroorzaakt en een andere die kanker veroorzaakt.

De virussen in alle drie de subfamilies delen vergelijkbare kernen, maar verschillen in de eiwitlaag buiten de kern, het tegument. Zhou zei dat wetenschappers de afgelopen 20 jaar artikelen hebben gepubliceerd over de structuren van tegument-eiwitten.

"Maar bij lagere resoluties, we wisten tot nu toe niet precies wat die moleculen waren, "zei hij. "Nu, we zijn 100 procent zeker."

Omdat het capside-geassocieerde tegumentcomplex, of CATC, heeft unieke kenmerken in vergelijking met die in de andere subfamilies, het speelt waarschijnlijk een cruciale rol in de unieke levenscyclus van HSV-1. Door de stappen van deze cyclus door de structuur te begrijpen, Zhou en zijn team kregen dieper inzicht in hoe het virus infecteert, reist en blijft in zenuwcellen.

Het 3D-beeld geeft wetenschappers een belangrijk nieuw hulpmiddel dat de weg kan wijzen naar de ontdekking en het ontwerp van antivirale medicijnen en nieuwe behandelingsopties voor mensen met terugkerende koortsblaasjes.