При первичном инфицировании вирусные частицы, высвобождаемые из эпителиальных клеток, инфицируют чувствительные нейроны, иннервирующие инфицированную эпителиальную ткань. Нуклеокапсид, содержащий ДНК-геном, проникает в терминаль аксона, а затем генетический груз транспортируется на значительную длину аксона к ядру нервной клетки, расположенному в заднем корешке спинномозгового нерва. Геном впрыскивается в ядро нейрона, но чаще всего вслед за этим не происходит репликационный литический цикл. Баланс сил в этом ядерном окружении является несколько иным, нежели в эпителии: экспрессия вирусных генов строго ограничена нейроном, и в нем происходит транскрипция только одной копии генома (транскрипция, ассоциированная с латентностью), которая играет решающую роль в индукции дремлющего, латентного состояния вируса в нервной клетке. Геном вируса сохраняется в клеточном ядре в виде кольцевидной молекулы ДНК, упакованной в эписому, расположенную в хроматине, так же как хромосомная ДНК. Экспрессия этой эписомы сильно ограничена и строго регулируется внутриклеточными механизмами. Именно в этих ганглиях инфицирующий их вирус периодически активируется, что называют вспышкой герпеса. Такие вспышки обычно поражают участки кожи в непосредственной близости от места первичной инфекции, будь то простуда на губе или пузырек на слизистой половых органов. В типичных случаях явная реактивация может сочетаться со стрессом, который позволяет вирусу на время ускользать из-под непрерывного иммунологического контроля вследствие ослабления иммунных реакций, которые минимизируют патологические последствия событий стохастической реактивации (Roizman, Whitley, 2013).
Вирус герпеса человека 3, или вирус ветряной оспы, тоже является нейротропным вирусом, который индуцирует латентную инфекцию нейронов. Первичное инфицирование вызывает ветряную оспу, распространенную детскую болезнь, но в отличие от герпеса, при ветрянке вирус вызывает общее поражение, так как реплицируется в клетках эпителия кожи и слизистых оболочек, откуда отшелушивается в виде зудящей пузырьковой сыпи на коже и слизистой оболочке рта. Латентный вирус в нервных клетках при реактивации вызывает заболевание, известное под названием опоясывающего лишая, резко отличающегося от поражения при первичном инфицировании. Кожная вирусная сыпь возникает лишь на ограниченном участке кожи, иннервируемом пораженными нейронами. Представляется, что первичное инфицирование не сдерживается на месте иммунной системой, и поэтому реактивация оказывается более успешной. Единственный человеческий бета-вирус герпеса (цитомегаловирус) и гамма-вирус герпеса (вирус Эпштейна – Барр) весьма сходны между собой в плане этиологии, но сильно отличаются в этом отношении от альфа-вирусов герпеса. Каждый из этих вирусов вызывает у подростков мононуклеоз, хотя у маленьких детей заболевание может протекать бессимптомно и остаться незамеченным. В отличие от вируса простого герпеса и вируса ветряной оспы и опоясывающего лишая они не передаются половым путем. Как правило, болезнь возникает после отшелушивания элементов поражения в ротовую полость, что привело к народному названию мононуклеоза – «поцелуйная болезнь». Цитомегаловирус и вирус Эпштейна – Барр инфицируют эпителиальные клетки в момент заражения, но затем поражают различные популяции лейкоцитов, в которых они находятся в латентном состоянии. В случае цитомегаловируса он предпочтительно поражает клетки лимфоцитарного и моноцитарного ряда, в то время как вирус Эпштейна – Барр проникает в B-лимфоциты. Примечательно, что эти вирусы, принадлежащие разным подсемействам, выработали много общего в способе существования, за первичным инфицированием следует пожизненное латентное состояние, но эти вирусы занимают разные клеточные ниши, в которых и переходят в латентное состояние. Такая разница в тропизме потребовала развития в ходе эволюции различных регуляторных механизмов в разных подсемействах вирусов герпеса, для того чтобы проникать в клетки разных типов.
Все семейство вирусов герпеса
Члены этого семейства являются близкородственными группами вирусов герпеса в том, что касается их генетического содержания. Геномы этих вирусов содержат около сорока общих консервативных генов, которые можно считать «ядерными генами», обеспечивающими все необходимое для базовой репликации тех элементов вирусных частиц, которые являются общими для всех представителей семейства (McGeoch, Rixon, Davison, 2006). Это самый низкий генетический общий знаменатель семейства вирусов герпеса, гены этого знаменателя составляют большинство из семидесяти или около того генов подсемейства альфа-вирусов герпеса. С другой стороны, человеческие бета-вирусы кодируют значительно больший набор генов. Например, человеческий цитомегаловирус кодирует 165 генов в геноме длиной в 230 тысяч пар оснований. Это, на самом деле, очень сложный вирус; его можно уподобить лимузину с множеством дополнительных опций. Ядерные гены дополнены более чем сотней добавочных генов. Другие семейства вирусов герпеса содержат такой же базовый набор для обеспечения распространения в организме хозяина. Эти клетки тоже должны организовать проникновение в клетку, репликацию ДНК и сборку нуклеокапсидов для того, чтобы в конце концов созреть в весьма схожие между собой морфологически вирусные частицы. Тем не менее определяемое сходство аминокислотных последовательностей между их белками было утрачено в ходе эволюции по мере дивергенции самих вирусов и их хозяев. Можно выявить только один случай сходства между их белками – для белка, участвующего в синтезе вирусного капсида. Можно полагать, что механизм упаковки вирусного ДНК-генома и сборки вирусной частицы является единственным признаком, объединяющим все семейства вирусов герпеса.
В настоящее время накапливается все больше данных о том, что сборка капсида и механизм упаковки генома всех представителей семейства вирусов герпеса имеют общее и древнее происхождение от хвостатых вирусов с двойными цепями ДНК, из которых состоит их геном, то есть от ДНК-содержащих хвостатых фагов, инфицирующих прокариотические клетки (McGeoch, Rixon, Davison, 2006; Schmid et al., 2012). Эти исследования были основаны на сравнении путей морфогенеза вирусных частиц, последовательностей аминокислот в белках и их структуры. Примечательно, что трехмерная визуализация нуклеокапсидных белковых структур фага и вируса герпеса выявляет тот факт, что их аминокислотные цепи имеют одинаковую конфигурацию (третичную структуру), несмотря на то что их разделяют миллиарды лет эволюционной истории. Иногда первое решение проблемы бывает настолько удачным, что не требует никаких улучшений. Эволюция вируса герпеса привела к определенному способу морфогенеза вирусных частиц и с тех пор не пыталась заново изобрести колесо. Пока преждевременно говорить, что вирусы герпеса являются прямыми филогенетическими потомками хвостатых ДНК-содержащих фагов. Вирусные линии обладают сверхъестественными способностями отдавать и принимать генетическую информацию, будь то гены или целые генетические модули. Тем не менее мы можем с уверенностью заключить, что последний общий предок вирусов герпеса, который, как полагают, мог существовать 400 миллионов лет назад, уже обладал таким механизмом. Либо тот вирус возник за счет видообразования от потомков хвостатого ДНК-содержащего фага, либо (не более ли это вероятно?) самостоятельная линия вирусов приобрела этот механизм с помощью горизонтального переноса генов от самого фага или от другого потомка Caudivirales.
