感冒疮病毒在三维结构中劫持人类基因组——科学家发现其致命弱点

巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的研究人员发现，唇疱疹病毒会重塑人类基因组的架构，重新调整其在三维空间中的形状，从而使HSV-1（单纯疱疹病毒1型）能够获取对其繁殖能力最有用的宿主基因。

"HSV-1如同机会主义室内设计师，以超高精度重塑人类基因组并选择接触特定片段。这是我们未曾知晓的、病毒利用宿主资源的一种新型操控机制，"该研究的第一作者Esther González Almela博士解释道。

虽然其他疱疹病毒已被观察到会压缩并重塑宿主染色体，但尚不清楚这是否是病毒入侵并建立自身病毒复制工厂的副作用。本研究首次证实HSV-1在感染数小时内即有目的地重塑人类基因组。

关键的是，研究人员发现阻断单一宿主酶——拓扑异构酶I——能完全阻止HSV-1在感染过程中重排人类基因组的能力，使这场恶意接管戛然而止。这一发现为控制这种全球近40亿感染者的病毒提供了新的潜在策略。

"在细胞培养中，抑制这种酶可在病毒制造出任何新颗粒前终止感染，"巴塞罗那基因组调控中心（CRG）研究通讯作者、ICREA研究教授Pia Cosma表示，"这为我们提供了阻止感染的潜在新治疗靶点。"

研究人员结合超分辨率显微镜（这种成像技术可观测20纳米宽的结构，约比发丝细3500倍）与Hi-C技术（可揭示细胞核内DNA片段的接触情况），对HSV-1劫持人类细胞的机制获得新见解。

研究发现恶意接管始于感染后首小时：病毒劫持人类RNA聚合酶II以合成自身蛋白质。随后，拓扑异构酶I（一种通过切割DNA释放扭转应力的酶）和黏连蛋白（一种结构蛋白）跟随人类RNA聚合酶II进入新形成的病毒复制区室。

感染三小时后，大部分聚合酶及相当比例的其他两种因子已脱离人类基因。这种大规模掠夺导致宿主基因组转录全面崩溃，进而迫使染色质（人类基因组在细胞内的自然状态）被挤压成仅为原始体积30%的致密外壳。

此发现出人意料，因为传统认为染色质结构决定转录活性。"我们始终认为致密染色质会关闭基因，但此处观察到相反现象：先阻断足够转录活性，DNA随后发生压缩。活性与结构的关系可能是双向的，"该研究共同第一作者Álvaro Castells García博士指出。

全球50岁以下人群中每三人就有两人携带HSV-1病毒。一旦感染，病毒将终身潜伏，尽管多数病例无症状或表现为复发性唇疱疹。极少数情况下，该病毒可导致新生儿和免疫功能低下者失明或罹患致命疾病。

本研究结果有助于应对HSV-1造成的公共卫生负担——鉴于其高流行率和反复暴发特性，该病毒已被视为全球健康挑战。虽然现有疗法可控制症状，但耐药毒株日益增多，且目前尚无根治方法。