唇疱疹病毒在三维空间劫持人类基因组——科学家发现其弱点

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，在三维空间中重新排列其形状，从而使HSV-1能够接触到对其繁殖能力最有利的宿主基因。

"HSV-1是一个机会主义的室内设计师，它以极高的精度重塑人类基因组，并选择与之接触的片段。这是一种我们此前未知的病毒操纵机制，用于剥削宿主资源，"该研究的第一作者埃丝特·冈萨雷斯·阿尔梅拉博士解释道。

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

关键在于，研究人员发现阻断一种宿主酶——拓扑异构酶I——能完全阻止HSV-1在感染期间重组人类基因组的能力，从而中止了这种敌对接管。这一发现为控制这种全球感染近四十亿人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产生任何新粒子之前终止感染，"巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的ICREA研究教授、该研究的通讯作者皮亚·科斯玛指出。"这为我们提供了一个潜在的阻断感染的新治疗靶点。"

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，约为头发丝的1/3,500）与Hi-C技术（可揭示细胞核内DNA片段的接触情况），获得了这些发现。他们运用这两种技术获得了关于HSV-1如何劫持人类细胞的新机制性见解。

他们发现敌对接管始于感染后第一小时：病毒劫持人类RNA聚合酶II以协助合成自身蛋白质。随后，拓扑异构酶I（一种切断DNA以释放扭转应力的酶）和结构蛋白黏连蛋白跟随人类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。这种大规模窃取导致宿主基因组转录全面崩溃，进而使染色质（人类基因组在细胞内的自然状态）被压缩成致密外壳，体积仅为原始的30%。

这一发现出人意料，因为传统认为染色质结构决定转录。"我们一直认为致密染色质会关闭基因，但这里我们看到相反现象：先阻断足够转录，DNA随后才发生压缩。活性与结构之间的关系可能是双向通道，"该研究的共同第一作者阿尔瓦罗·卡斯特尔斯·加西亚博士表示。

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，病毒将终身存在于人体内，尽管多数病例无症状或表现为复发性唇疱疹。在极少数情况下，该病毒可导致新生儿和免疫功能低下者失明或患致命疾病。

这项研究的发现有助于应对HSV-1带来的公共卫生负担——因其高流行率和反复暴发能力被视为全球健康挑战。虽然现有疗法可控制症状，但耐药毒株正在增加，且目前尚无根治方法。