En ny studie avslöjar en tidigare okänd mekanism som styr huruvida virus som infekterar bakterier snabbt kommer att döda sina värdar eller förbli latenta inuti cellen. Upptäckten, rapporterade i tidskriften eLife, kan också gälla virus som infekterar människor och andra djur, sa forskaren.

"Jag upptäckte för första gången att mekaniken för hur DNA förpackas inuti ett virus avgör infektionsförloppet, "sade professor i patobiologi vid University of Illinois, Alex Evilevitch, som genomförde studien.

Efter att ha injicerat deras DNA i en cell, virus tenderar att följa en av två huvudvägar, kallas "lytiska" eller "latenta" infektioner. I den lytiska vägen, viralt DNA kommanderar snabbt värdcellens egna resurser för att göra hundratals kopior av sig själv. De nya virusen dödar sedan cellen och upprepar cykeln i andra celler.

Latenta virusinfektioner följer en annan kurs, dock:Väl inne i cellen, det virala DNA:t inkorporerar sig i värdgenomet. När cellen delar sig, det virala DNA:t blir också duplicerat. Så länge infektionen förblir latent, det finns få bevis på det i värden.

Problemet med latenta virusinfektioner är att, i tider av stress för värden, viruset kan plötsligt bli lytiskt, ta över cellen och döda den efter en galen reproduktion, Sa Evilevitch.

"De många virusinfektioner som vi bär kan förbli latenta under mycket lång tid. Ibland blir de lytiska, och det är då vi utvecklar symtom, " han sa.

Latenta virusinfektioner hos människor inkluderar herpes simplex, varicella zoster, Epstein-Barr, humant cytomegalovirus, adenovirus, Kaposis sarkom och flera andra.

"Det är mycket viktigt att veta vad som reglerar övergången från latent tillstånd till lytiskt tillstånd, så att vi kanske kan stoppa dessa infektioner från att sprida sig, Sa Evilevitch.

Många studier av virusinfektionens dynamik har fokuserat på de strukturella egenskaperna hos proteinkapslarna som skyddar det virala genetiska materialet och skickar det till infektionsstället. Evilevitch tittade istället på påfrestningarna och påfrestningarna på de virala DNA -molekylerna strax innan de injiceras i en värd.

Han använde isotermisk titreringskalorimetri, som kan mäta diskreta förändringar i termisk energi i ett system, för att spåra infektionsförloppet. I en tidigare studie, hans laboratoriegrupp upptäckte att processen med virusinfektion avger värme. I den nya studien, Evilevitch avslöjade värdbakterien, Escherichia coli, till tusentals viruspartiklar, övervakade sedan de termiska upp- och nedgångarna som inträffade när infektionen fortskred.

Han fann att infektionerna inträffade antingen synkront - med hundratals virus som injicerade sitt DNA i bakterien på en gång - eller slumpmässigt, med infektioner som uppträder långsammare på ett okoordinerat sätt. En närmare titt på det virala genetiska materialet före infektion avslöjade att DNA-paketet inuti viruset tenderade att vara mer "vätskeliknande" i de synkrona infektionerna men styvare under de slumpmässiga infektionerna.

De synkrona infektionerna motsvarade nära latenta infektioner som bevarade värden, medan den långsammare, mer slumpmässig infektionsprocess ledde till lytiska händelser som dödade värden.

När temperaturen ökade, viralt DNA blev mer flytande och infektioner var mer benägna att vara synkrona. Ökningar i extracellulära magnesiumjonkoncentrationer relaterade till cellulär metabolism och tillväxtförhållanden främjar också synkrona infektioner, Evilevitch hittat.

Värme gjorde DNA -molekylerna inuti kapsiden mer flexibla, minska glidfriktionen mellan dem, han sa. Att lägga till positivt laddade joner minskade avstötningen mellan de negativt laddade DNA -molekylerna, gör också DNA mer flytande.

"DNA blir mer flexibelt; det har mer flytande karaktär, "sa han." Som ett resultat, det är mer troligt att det matas ut - som tandkräm ur ett rör. Men om det är fast, det kommer att fastna inuti röret. "

De nya resultaten är "bra för virologi, Sa Evilevitch.

"Vi förstår nu att DNA -mekanismen som förpackas inuti viruset direkt påverkar infektionsriktningen mot en lytisk eller latent väg, "sa han." Vi tror att detta kommer att hjälpa oss att lära oss hur man kontrollerar infektioner och förhindrar att de blir lytiska. Det kan potentiellt leda till nya behandlingar för att förhindra smittspridning. "