首次揭示疱疹病毒侵入神经系统的机制

　　

超过一半的美国成年人是HSV1(单纯性疱疹病毒1型)的携带者，这种病毒潜伏在周围神经系统中，永远无法根除。

一些HSV1携带者甚至不会经历这么多的疱疹。但对其他一些HSV1携带者来说，它会导致失明或危及生命的脑炎。

越来越多的证据表明，它有助于痴呆的发生。

HSV2是HSV1的近亲，多通过性接触传播，可在分娩时以新生儿疱疹的形式由母亲传染给新生儿。

新生儿疱疹的表现是全身病变。大多数婴儿可以康复，但在最坏的情况下，它会导致大脑损伤或扩散到所有器官，并导致死亡。

在一项新的研究中，来自西北大学芬伯格医学院的研究人员揭示了HSV1感染神经系统的狡猾策略，这为HSV1和HSV2的疫苗开发开辟了一条长期需要的道路。

相关研究结果于2021年11月17日在线发表在《自然》杂志上。这篇论文的题目是“疱疹病毒同化动力蛋白产生机动病毒粒子”。

 

该论文的通讯作者、西北大学芬伯格医学院微生物学和免疫学教授格雷格·史密斯说:“我们迫切需要一种疫苗来防止疱疹病毒入侵神经系统。”

这项新研究发现了疫苗开发的途径。该研究发现了疱疹病毒如何从上皮细胞中劫持一种蛋白质，并将其转化为“叛徒”，帮助病毒进入外周神经系统。他们称这个过程为“同化”。史密斯表示，这一发现可能对许多病毒产生广泛影响，包括艾滋病毒和SARS-CoV-2。

史密斯说:“疱疹病毒需要把它的遗传密码注入细胞核，这样它就可以开始制造更多的疱疹病毒。它重新编程宿主细胞使其成为病毒工厂。最大的问题是它如何进入。在神经元的细胞核里?”

和许多病毒一样，疱疹病毒会在细胞内被称为微管的轨道上跳跃，并利用被称为动力蛋白和动力蛋白的蛋白质引擎沿着轨道移动。

史密斯和他的研究小组发现，疱疹病毒利用它从其他细胞带来的驱动素引擎将其运输到神经元核。动力蛋白成了叛徒，为疱疹病毒服务。

史密斯说:“通过了解疱疹病毒如何达到这种难以置信的壮举进入我们的神经系统，我们现在可以考虑如何消除这种能力。

如果你能阻止它吸收动力素，你就会让疱疹病毒无法感染神经系统。你有开发预防性疫苗的候选人。”

 把宿主细胞想象成一个铁路站台。所有的轨道都通向一个叫做中央体的枢纽。火车发动机有两种:动力蛋白和动力蛋白。一种火车向市中心行驶，比如市中心，另一种火车从市中心驶往郊区。

当一种更典型的病毒，如流感病毒，感染了粘膜上皮细胞(排列你鼻子和嘴的细胞)，它抓住这两个引擎，在微管束上来回移动，直到它最终或多或少意外地到达细胞核。一般来说，从郊区通过中心体到细胞核的路程很短。

但是沿着神经旅行就相当于越野旅行。疱疹病毒在这趟旅程中跳上了动力蛋白引擎，但它也确保了动力蛋白引擎不会把它带回去。

史密斯说:“这是一段很长的路。从神经元末端到中心体可能需要8个小时。”但是动力蛋白引擎不能把它带到中心体之外。

疱疹病毒需要到达细胞核。这时，它把手伸进“口袋”，拿出它从黏膜上皮细胞劫持的驱动蛋白引擎，并说服驱动蛋白成为它的团队的一部分。作为一种背叛行为，被疱疹病毒同化的驱动蛋白直接将其运输到细胞核。

该论文的第一作者之一、史密斯实验室的研究生凯特琳·佩吉说:“这是首次发现疱疹病毒可以重复利用一种细胞蛋白质，并利用它驱动随后的几轮感染。我们很高兴进一步发现这些病毒已经进化了。

分子机制使它们成为科学界已知的最成功的病原体。”

Caitlin E. Pegg et al. Herpesviruses assimilate kinesin to produce motorized viral particles . Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04106-w.