För första gången, forskare har kunnat använda kryo-elektronmikroskopi, för att avslöja den detaljerade strukturen hos det vanliga herpesviruset.

Forskare vid University of Glasgow använde den senaste tekniken för att avslöja, i hög upplösning, de biologiska mekanismerna som herpesviruset använder för att infektera människor. Resultaten publiceras idag i PLOS Biologi .

Forskarna hoppas nu att dessa fynd kan leda till utvecklingen av nya läkemedel för att behandla viruset.

Herpesfamiljen inkluderar de virus som orsakar både munsår och vattkoppor. Medlemmar av denna familj av virus kan också orsaka cancer och allvarliga sjukdomar hos det ofödda barnet.

Dock, på endast 1/10, 000:e millimeter i diameter, kapsiden – eller skalet – som herpesviruset använder för att lagra sitt DNA och infektera sin värd, har hittills varit svårt för forskare att analysera.

Herpesvirus orsakar infektion genom att introducera deras DNA i våra celler. Att göra detta, de packar sitt DNA inuti en skyddande päls som kallas kapsid. Kapsiden är sfärisk till formen och mycket symmetrisk.

Forskarna använde kryo-elektronmikroskopi för att avslöja strukturen hos en motorliknande enhet som kallas en portal. Herpesvirus pumpar sitt DNA in i förmonterade kapsider genom portalen. När ett herpesvirus infekterar våra celler, DNA:t kastas ut från kapsiden av samma portalmaskineri.

Dr David Bhella, huvudförfattare till studien från MRC-University of Glasgow Centre for Virus Research, sa:"Kryo-elektronmikroskopi, kombinerat med nya datorbaserade bildbehandlingsmetoder gjorde det möjligt för oss att avslöja den detaljerade strukturen hos det unika maskineri genom vilket viruset packar DNA i kapsiden. DNA:t packas väldigt tätt, nå ett tryck liknande det inuti en flaska champagne.

"Vi hoppas att denna studie så småningom kommer att leda till utvecklingen av nya läkemedel för att behandla akuta herpesvirusinfektioner, genom design av läkemedel som blockerar portalmotorns verkan."

Förutom att avslöja formen på portalmaskineriet, denna studie avslöjade också hur viruset packar sitt DNA inuti kapsiden. Individuella DNA-strängar sågs vara upplindade i en spole, snarare som en boll av ull.

Utvecklingen av cryo-EM som en teknik för att lösa detaljerade atomstrukturer utvecklades vid MRC Laboratory of Molecular Biology.

Dr Jonathan Pearce, Chef för infektioner och immunitet vid MRC, sa:"Dr. Bhella och hans team har nu använt denna teknik för att klargöra strukturen av herpesviruset, avslöjar en "molekylär maskin" som är involverad i virusreplikation. Fynden ger forskare en bättre förståelse av viruset och dess anatomi, och, i tur och ordning, en inblick i potentiella nya terapeutiska mål.

"Dessa eleganta experiment exemplifierar potentialen hos Scottish Center for Macromolecular Imaging som kommer att lanseras senare i år på CVR, ledd av Dr. Bhella, som kommer att stödja livsviktig forskning om sjukdomar som utgör det största hotet mot människors hälsa."

Studien, "Structure of the herpes-simplex virus portal-vertex" publiceras i PLOS Biologi .