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Sars-CoV-2: Das Coronavirus schickt unsere Zellen in den Lockdown

Das Coronavirus legt offenbar die Proteinproduktion in unseren Zellen lahm. Forscher haben sich genau angeschaut, wie es das bewerkstelligt. Vielleicht könnten hier neue Medikamente ansetzen.
Coronavirus dockt an eine Zelle anLaden...

Wenn Sars-CoV-2 menschliche Zellen befällt, verstopft es dort offenbar die Proteinfabriken. Dadurch können die Zellen schlechter neue Proteine herstellen – inklusive jener, die für die Immunabwehr notwendig sind. Wie das vonstattengeht und womit man der Lockdown-Strategie des Virus womöglich Einhalt gebieten könnte, hat nun ein Team um den Virologen Konstantin Sparrer vom Universitätsklinikum Ulm und den Biochemiker Roland Beckmann von der Ludwig-Maximilians-Universität München herausgefunden. Ihre Ergebnisse erscheinen aktuell in der Fachzeitschrift »Science«.

Dass andere Coronaviren unsere Proteinfabriken, die Ribosomen, manipulieren, war bereits bekannt. Ob Sars-CoV-2 das auch kann und wie die Blockade wohl aussieht, untersuchte das Team um Sparrer und Beckmann nun mit Hilfe hochauflösender Bildgebungsverfahren. Dabei stießen sie auf ein Sars-CoV-2-Protein namens Nsp1. Es blockiert den Kanal, durch den die mRNA – das ist die Bauanleitung für Proteine – ins Ribosom gelangt. Das führt offenbar dazu, dass das Erbgut nicht übersetzt werden kann, wie das Team an menschlichen Zellkulturen beobachtete. Den Zellen fehlen dadurch wichtige Proteine, zum Beispiel Interferone, die sie im Fall einer Infektion herstellen, um das Immunsystem hochzufahren. Das hilft dem Virus wahrscheinlich dabei, sich ungestört im Körper zu vermehren.

So kapert das Coronavirus unsere ZellenLaden...
Sars-CoV-2 legt die Proteinproduktion lahm | In einer gesunden Zelle (oben) stellen Ribosomen zahlreiche Proteine her, die sie zum Beispiel für die Immunantwort braucht. Mit Hilfe seines Nsp1-Proteins legt das Coronavirus die Proteinfabriken lahm (unten).

Mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie gelang es den Forschern, ein bis aufs einzelne Atom genaues Modell der Wechselwirkungen zwischen Nsp1 und dem Ribosom zu erstellen. Dabei fiel ihnen auf, dass ein ganz bestimmter Bereich des Proteins für die Bindung verantwortlich ist. Vielleicht, so schreibt das Team, könne man ein Molekül entwickeln, das dieser Partie von Nsp1 ähnelt und dadurch ebenfalls an den Tunnel des Ribosoms andocken kann. Idealerweise natürlich, ohne die Proteinproduktion der Zelle zu beeinflussen.

Nicht nur die Zelle, auch das Virus braucht Proteine, sonst kann es sich nicht vervielfältigen. Aus eigener Kraft kann es keine herstellen – darum kapert es unsere Ribosomen. Wie schafft es Sars-CoV-2 also, die Proteinherstellung in unseren Zellen lahmzulegen, seine eigenen Bestandteile aber weiterhin produzieren zu können?

»Die mRNA-Moleküle des Virus tragen ein bestimmtes Signal, das es ihnen offenbar erlaubt, an Nsp1 vorbeizukommen und das Ribosom so trotzdem zu nutzen«, erklärt Studienautor Sparrer. Wie das funktioniert, wollen die Forscher künftig genauer untersuchen. Um herauszufinden, wie wichtig Nsp1 für die erfolgreiche Vermehrung des Erregers ist, wollen sie außerdem Viren herstellen, bei denen dieses Protein genetisch verändert ist. Anhand von Tiermodellen könne man damit auch untersuchen, welchen Anteil das Virusprotein am Krankheitsbild von Covid-19 habe, schreiben die Forscher.

Das einzige antivirale Medikament, das sich bislang in klinischen Studien mit Covid-19-Patienten als wirksam erwiesen hat, heißt Remdesivir. Es wurde ursprünglich gegen das Ebolavirus entwickelt und hemmt die virale RNA-Polymerase, also jenes Protein, das das Erbgut des Krankheitserregers vervielfältigt.

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