PROTEIN ICP4

Virus herpes simpleks delimično pretvara gusto zbijenu, gelastu unutrašnjost jedra ljudskih ćelija u tečniju strukturu kako bi se brže umnožavao, pokazuje nova studija.

Istraživanje se fokusira na to kako jedro svake ljudske ćelije sadrži genetski mehanizam koji se koristi za kopiranje DNK zapisa kada se ćelija deli i umnožava tokom rasta. Virusi napadaju ljudske ćelije i koriste njihov mehanizam da bi se kopirali, ali taj proces može biti otežan zbog guste strukture ćelijskog jedra.

herpes simpleks

Studiju su predvodili istraživači sa univerziteta NYU Langone Health, a ona je pokazala da virus herpes simpleks koristi protein nazvan infected cell protein 4 (ICP4) kako bi jedro ljudske ćelije učinio fluidnijim, što virusu olakšava razmnožavanje. Rad je objavljen 5. marta u časopisu Molecular Cell, a pokazao je da blokiranje sposobnosti proteina ICP4 da učini jedro „tečnijim“ dovodi do četvorostrukog pada brzine stvaranja novih kopija virusa.

„Fizičko stanje jedra predstavlja osnovnu prepreku koju virus mora da savlada da bi se umnožavao. Virusi su majstori u manipulisanju ćelijama, a proučavanjem njihovih trikova otkrivamo osnovna pravila biologije“, kaže Lijam Holt, doktor nauka, glavni autor studije i profesor na Odeljenju za biohemiju i molekularnu farmakologiju na NYU Langone Health, kao i član Instituta za sistemsku genetiku.

Istraživački tim je izabrao da proučava herpes simplex virus tip 1, jer je to jedna od najrasprostranjenijih zaraznih bolesti. Studija iz 2025. procenjuje da je širom sveta oko 64 procenta odraslih ljudi trajno zaraženo, iako mnogi nemaju simptome.

Prostor za izgradnju

Da bi se umnožavali, virusi moraju da imaju prostor za stvaranje relativno velikih struktura nazvanih kondenzati – gustih kapljica koje koncentrišu molekule. Kod HSV-1 virusa, kondenzati služe kao privremene „fabrike“ unutar jedra domaćina koje masovno proizvode nove viruse.

Ako ima dovoljno prostora za kretanje, male kapljice se spajaju u veće. Istraživači smatraju da to okuplja mehanizam za reprodukciju virusa na jednom mestu i tako povećava efikasnost.

Autori studije pretpostavljaju da herpes simplex stvara prostor tako što koristi važan proces koji prati strukturne promene u ljudskom jedru. U jedru su lanci DNK obavijeni oko proteinskih struktura nazvanih histoni, a sve to čini veću strukturu poznatu kao hromatin. U normalnom jedru, formiranje virusnih „fabrika“ kondenzata otežava mreža hromatina, slično kao kada pokušavate da naduvate balon unutar uske ribarske mreže.

Kako ICP4 menja jedro?

Prema autorima studije, protein ICP4 može da pripremi ljudsko jedro za virusnu reprodukciju jer se vezuje za proteine koji pripremaju ćeliju za transkripciju – proces u kojem ćelijski mehanizam „čita“ deo genetskog koda kako bi preneo njegovu poruku.

Da bi bilo koji deo genetskog koda mogao da se pročita, hromatin oko njega mora da dobije signal da se razmota, čime DNK postaje dostupna mehanizmu za transkripciju.

Ranija istraživanja su pokazala da se ICP4 vezuje za proteinske grupe koje preoblikuju hromatin i omogućavaju to razmotavanje, pri čemu menja strukturu i kretanje hromatina. Nova studija je pokazala da sam ICP4 povećava kretanje hromatina.

Međutim, autori nisu uočili promene u brzini transkripcije koje obično prate takvo kretanje.

Zbog toga studija, zajedno sa ranijim istraživanjima, sugeriše da se virusni ICP4 vezuje za proteinske komplekse koji razmotavaju DNK oko histona ne da bi omogućio pristup genima, već samo da bi izazvao to razmotavanje. To kretanje menja fizička svojstva hromatina i opušta unutrašnjost jedra, što omogućava rast virusnih kondenzata.

Istraživači navode da ICP4 može samostalno, i nezavisno od drugih poznatih procesa, efikasno da promeni osobine zaraženog jedra i tako pomogne virusnoj reprodukciji, i to vrlo rano tokom infekcije.

Kako su merili promene u jedru?

Da bi izmerio fizička svojstva jedra, istraživački tim je genetski izmenio ćelije tako da proizvode svetleće proteinske nanočestice nazvane nucGEMs.

Istraživači su snimali video-zapise kroz mikroskop i pratili koliko se te čestice kreću, što je pokazivalo koliko je sredina u jedru „gusta“. Kada su zatim ćelije zarazili virusom herpes simplex tipa 1, svetleće čestice su počele da se kreću znatno slobodnije.

„Sada radimo na potvrđivanju mehanizma kojim ICP4 čini jedro fluidnijim, što bi moglo da nam pruži nove, specifične mete za fizičko sprečavanje virusne reprodukcije. Takođe ćemo istražiti da li i drugi virusi koriste isti mehanizam, od DNK virusa koji izazivaju šindre do RNK virusa poput virusa gripa i retrovirusa kao što je HIV“, navela je Nora Hercog, doktor nauka, prvi autor studije, nedavna diplomantkinja programa biomedicinskih nauka na NYU Langone i sada postdoktorski istraživač na Univerzitetu u Valensiji u Španiji.