UCLA-forskare har tagit fram de tydligaste 3D-bilderna hittills av viruset som orsakar munsår, herpes simplex virus typ 1, eller HSV-1. Bilderna gjorde det möjligt för dem att kartlägga virusets struktur och erbjöd nya insikter om hur HSV-1 fungerar.

En rapport om forskningen publicerades online av tidskriften Vetenskap .

Forskarna använde kryoelektronmikroskopi, eller cryoEM, för att erhålla den första atommodellen av viruspartikeln, som består av fler än 3, 000 proteinmolekyler som består av tiotals miljoner atomer.

"Vi har vetat att HSV-1 kan gömma sig inuti nervcellens kärna och etablera livslång latent infektion inuti de flesta av oss, " sa Xinghong Dai, en UCLA-forskare och studiens första författare. "Men det var oklart hur viruset färdas från kärnan i en nervcell, längs den långa projektionen som kallas axon, och till hudytan där såret uppstår. Det här är första gången vi har sett hur dessa cellulära transportfordon kunde binda till sin last, HSV-1-kapsiden - virusets proteinskal."

Studiens seniorförfattare är Z. Hong Zhou, chef för Electron Imaging Center for NanoMachines vid California NanoSystems Institute vid UCLA, och professor i mikrobiologi, immunologi och molekylär genetik.

Tills nu, forskare kunde inte få en tydlig bild av viruset för att studera dess mönster och beteende. Zhou och hans team använde en metod som kallas subpartikelförfining för att förbättra klarheten i utvalda områden av cryoEM-bilderna.

Den nya metoden fångar detaljerad strukturell information som annars skulle vara svår att fastställa, delvis för att HSV-1-partikeln är så mycket större än andra virus att cryoEM-avbildning vanligtvis används för att studera. Detta gjorde det möjligt för forskarna att producera en exakt visualisering av tegumentproteinerna, som ser ut som femuddiga stjärnor och kantar utsidan av viruskapsiden i en vanlig, eller mycket beställd, gitter.

"Viruset kommer in och gömmer sig inuti våra nervceller i ett vilande tillstånd, och aktiveras för att orsaka munsår när vår kropp blir svag, ", sade Zhou. "Dessa tegumentproteiner är involverade i att transportera viruset inuti neuronerna till våra läppar för att möjliggöra aktiv infektion."

Herpesvirus som infekterar människor delas in i tre underfamiljer. Förutom underfamiljen som orsakar munsår, det finns en som orsakar fosterskador och en annan som orsakar cancer.

Virusen i alla tre underfamiljerna delar liknande kärnor, men skiljer sig i proteinhöljet utanför kärnan, tegumentet. Zhou sa att forskare har publicerat artiklar om strukturerna hos tegumentproteiner under de senaste 20 åren.

"Men vid lägre upplösningar, vi visste inte exakt vad dessa molekyler var förrän nu, " sa han. "Nu, vi är 100 procent säkra."

Eftersom det kapsidassocierade tegumentkomplexet, eller CATC, har unika egenskaper jämfört med de i de andra underfamiljerna, det spelar sannolikt en avgörande roll i HSV-1:s unika livscykel. Genom att förstå stegen i denna cykel genom strukturen, Zhou och hans team fick djupare insikt i hur viruset infekterar, färdas och kvarstår i nervceller.

3D-bilden ger forskare ett viktigt nytt verktyg som kan hjälpa till att visa vägen mot upptäckten och designen av antivirala läkemedel och nya behandlingsalternativ för personer med återkommande munsår.