Nature：首次揭示疱疹病毒入侵神经系统机制

2021年11月22日讯/生物谷BIOON/---超过一半的美国成年人是HSV1（单纯疱疹病毒1型）的携带者，这种病毒在周围神经系统中休眠，永远无法根除。一些HSV1携带者甚至永远不会经历HSV1带来的如此多的唇疱疹。但对其他一些HSV1携带者来说，它可以导致失明或危及生命的脑炎。越来越多的证据表明，它有助于痴呆症的发生。

作为HSV1的近亲，HSV2更常见的是通过性接触传播，可在分娩过程中作为新生儿疱疹从母亲传给新生儿。新生儿疱疹的表现为婴儿全身的病变。大多数婴儿都能康复，但在最糟糕的情况下，它可以造成大脑损伤或在所有器官中传播，并导致死亡。

在一项新的研究中，来自美国西北大学费恩柏格医学院的研究人员揭示了HSV1感染神经系统的狡猾策略，这就为HSV1和HSV2打开了一条需要已久的疫苗开发之路。相关研究结果于2021年11月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Herpesviruses assimilate kinesin to produce motorized viral particles”。

论文通讯作者、西北大学费恩柏格医学院微生物学与免疫学教授Greg Smith说，“我们迫切需要一种疫苗来防止疱疹病毒侵入神经系统。”

这项新的研究发现了一条通往疫苗开发的路线。它发现了疱疹病毒是如何劫持来自上皮细胞的一种蛋白，并将它变成一种“叛徒”，以帮助这种病毒进入周围神经系统。他们把这个过程称为“同化（assimilation）”。Smith说，这一发现可能对许多病毒产生广泛的影响，包括HIV和SARS-CoV-2。

搭便车

Smith说，“疱疹病毒需要将它的遗传密码注入细胞核，这样它就可以开始制造更多的疱疹病毒。它对宿主细胞进行重编程，使其成为一个病毒工厂。最大的问题是它是如何进入神经元的细胞核中？”

像许多病毒一样，疱疹病毒在细胞内称为微管的火车轨道上跳跃，并使用称为动力蛋白（dynein）和驱动蛋白（kinesin）的蛋白引擎沿轨道移动。Smith及其研究团队发现，疱疹病毒使用它从其他细胞带来的驱动蛋白引擎，将它运送到神经元的细胞核。驱动蛋白变成叛徒，为疱疹病毒服务。

单纯疱疹病毒（HSV），图片来自CDC。

Smith说，“通过了解疱疹病毒是如何实现这一令人难以置信的壮举以进入我们的神经系统的，我们如今可以考虑如何去掉这种能力。如果你能阻止它同化驱动蛋白，你将让疱疹病毒不能感染神经系统。你就有了用于预防性疫苗开发的候选对象。”

疱疹病毒进行“跨国”旅行

把宿主细胞想象成一个铁路站台。所有的轨道都通向称为中心体的枢纽。有两种类型的火车引擎：动力蛋白和驱动蛋白。其中的一种火车引擎向中心体--比如说市中心--行驶，另一种则驶离中心体前往郊区。

当一种更典型的病毒，如流感病毒，感染粘膜上皮细胞（排列在你的鼻子和嘴里的细胞）时，它抓住这两种引擎并在微管束上来回移动，直到它最终或多或少地偶然到达细胞核。总的来说，从郊区经由中心体到达细胞核是一个短暂的通勤过程。

但顺着神经旅行相当于一次跨国旅行。疱疹病毒在这次旅行中跳上了动力蛋白引擎，但它也确保了驱动蛋白引擎不会把它带回原路。

Smith说，“这是一段很长的路要走。这可能需要八个小时才能从神经元的末梢走到中心体。”但是动力蛋白引擎不能把它带到比中心体更远的地方。而疱疹病毒需要到达细胞核。这时，它把手伸进它的“口袋”，拿出它从粘膜上皮细胞中劫持的驱动蛋白引擎，并说服驱动蛋白成为其团队的一部分。在一次背叛行为中，被疱疹病毒同化的驱动蛋白把它直接运到了细胞核中。

论文共同第一作者、Smith实验室研究生Caitlin Pegg说，“这是第一次发现疱疹病毒重新利用一种细胞蛋白，并利用它来驱动后续的感染回合。我们很高兴能进一步发现这些病毒进化出的分子机制，这些机制使它们成为可以说是科学界已知的最成功的病原体。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Caitlin E. Pegg et al. Herpesviruses assimilate kinesin to produce motorized viral particles. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04106-w.