中科院昆明动物所周巨民团队在HSV-1病毒复制领域取得进展

2018-07-30 来源：中国病毒学论坛标签：掌上医生喝茶减肥一天瘦一斤安全减肥 cps联盟美容护肤

摘要：单纯疱疹病毒（Herpes Simplex Virus, HSV）是影响人类健康的重要病毒之一。 HSV-1潜伏感染近90%的人群，重激活时会引起一系列临床症状，轻者有口腔疱疹，重者会导致单纯疱疹病毒脑炎。

单纯疱疹病毒（HerpesSimplexVirus,HSV）是影响人类健康的重要病毒之一。HSV-1潜伏感染近90%的人群，重激活时会引起一系列临床症状，轻者有口腔疱疹，重者会导致单纯疱疹病毒脑炎。

DNA复制是HSV-1裂解感染阶段的核心事件，涉及到HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白等众多方面的动态变化和有序调控，但是受到现有分子生物学手段和传统荧光显微镜的限制，病毒复制的细节一直难以进行观察。受激发射损耗显微镜(stimulatedemissiondepletion,STED)的分辨率远低于衍射极限，将STED显微技术与传统的免疫荧光(immunofluorescence,IF)和荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)技术相结合，能够在亚衍射极限水平获得HSV-1复制过程中的更多细节和信息。

周巨民课题组与上海徕卡显微镜公司合作，对不同复制阶段的HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白进行超高分辨率图像采集，通过分析发现：1)STED显微镜能够更可靠地分辨HSV-1基因组的不同区域；2)HSV-1基因组进入宿主细胞核后，逐渐由压缩状态转变为松散状态，并占据更大的空间位置；3)病毒蛋白ICP8与复制中的HSV-1基因组密切相关；4)虽然HSV-1的复制和转录都在病毒复制区内进行，但是这两种生物学过程发生在病毒复制区不同的亚结构内。

据论文第一作者，中科院昆明动物研究所博士研究生李卓然介绍，疱疹病毒的ＤＮＡ复制过程是病毒裂解感染阶段的核心事件。疱疹病毒是一种体积微小的球形病毒，直径约为１８０纳米。疱疹病毒基因组则是棒状结构，直径３５－４０纳米、长度１６０纳米，而普通荧光显微镜的分辨率不超过２００纳米，因此存在分辨不清病毒基因组的不同区域，难以观察到病毒复制的动态变化等细节问题。

该研究工作已接受，并在线发表在病毒学领域专业期刊VirologyJournal(http://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-016-0521-7)。周巨民课题组的博士研究生李卓然为第一作者，周巨民研究员为通讯作者。该项研究工作得到了中科院百人计划、云南省高端人才项目和云南省自然科学基金重点项目的资助。

VirolJ.2016Apr9;13(1):65.doi:10.1186/s12985-016-0521-7.

VisualizingthereplicatingHSV-1virususingSTEDsuper-resolutionmicroscopy.

Abstract

BACKGROUND:

Replicationofviralgenomeisthecentraleventduringthelyticinfectiouscycleofherpessimplexvirus1(HSV-1).However,thedetailsofHSV-1replicationprocessarestillelusiveduetothelimitationsofcurrentmolecularandconventionalfluorescentmicroscopymethods.Stimulatedemissiondepletion(STED)microscopyisoneoftherecentlyavailablesuper-resolutiontechniquesallowingobservationatsub-diffractionresolution.

METHODS:

TogainnewinsightintoHSV-1replication,weusedacombinationofstimulatedemissiondepletionmicroscopy,fluorescenceinsituhybridization(FISH)andimmunofluorescence(IF)toobservetheHSV-1replicationprocess.

RESULTS:

UsingtwocoloredprobeslabelingthesameregionofHSV-1genome,thetwoprobeshighlycorrelatedinbothpre-replicationandreplicatinggenomes.Incomparison,whenprobesfromdifferentregionswereused,theaveragedistancebetweenthetwoprobesincreasedafterthevirusentersreplication,suggestingthattheHSV-1genomeundergoesdynamicstructurechangesfromacompacttoarelaxedformationandoccupieslargerspaceasitentersreplication.UsingFISHandIF,viralsinglestrandbindingproteinICP8wasseencloselypositionedwithHSV-1genome.Incontrast,ICP8andhostRNApolymeraseIIwerelessrelated.ThisresultsuggeststhatICP8markedregionsofDNAreplicationarespatiallyseparatedfromregionsofactivetranscription,representedbytheelongatingformofRNApolymeraseIIwithintheviralreplicationcompartments.ComparingHSV-1genomesatearlystageofreplicationwiththatinlaterstage,wealsonotedoverallincreasesamongdifferentvalues.TheseresultssuggeststimulatedemissiondepletionmicroscopyiscapableofinvestigatingeventsduringHSV-1replication.

CONCLUSION:

1)ReplicatingHSV-1genomecouldbeobservedbysuper-resolutionmicroscopy;2)Viralgenomeexpandsspatiallyduringreplication;3)Viralreplicationandtranscriptionarepartitionedintodifferentsub-structureswithinthereplicationcompartments.