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Wissenschaftler in den Niederlanden enthüllen 3-D-Struktur des Coronavirus

Niederländische Forscher haben in einer durch die EU finanzierten Studie die dreidimensionale Struktur des Coronavirus enthüllt, einem Krankheitserreger, der am Schweren Akuten Respiratorischen Syndrom (SARS) und an gemeinen Erkältungskrankheiten beteiligt ist. Ihre Erkenntnis...

Niederländische Forscher haben in einer durch die EU finanzierten Studie die dreidimensionale Struktur des Coronavirus enthüllt, einem Krankheitserreger, der am Schweren Akuten Respiratorischen Syndrom (SARS) und an gemeinen Erkältungskrankheiten beteiligt ist. Ihre Erkenntnisse, die mithilfe einer Bildgebungstechnik mit der Bezeichnung Kryoelektronentomographie gewonnen wurden, bieten wertvolle neue Einblicke in die Natur des Virus, die bisher mithilfe der konventionellen, zweidimensionalen Bildgebungsmethoden nicht möglich waren. Die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Forschungsarbeit wurde teilweise durch ein innereuropäisches Marie-Curie-Stipendium von der EU finanziert. Coronaviren (CoV) sind an Entzündungen sowohl der oberen Atemwege als auch des Magen-Darm-Trakts bei einigen Säugetierarten und Vögeln beteiligt. Man nimmt an, dass sie viele verschiedene Arten von Erkältungen beim Menschen verursachen. Auch sind sie allgemein bekannt als ein Faktor bei SARS und stehen im Zusammenhang mit einer Reihe von Krankheiten bei landwirtschaftlichen Nutztieren. Das Verständnis der Virenstruktur ist bei der Suche nach Behandlungswegen für diese Art von Infektionen grundlegend. Die Wissenschaftler haben in der aktuellen Studie das Mäusehepatitisvirus (MHV) untersucht, ein bekanntes Virus, das als "Prototyp" des Coronavirus gilt. Die Entscheidung für das MHV war wichtig, weil sich Form und Größe vieler Coronaviren während verschiedener Stufen des Lebenszyklus verändern. Die Größe und die Form der MHV-Zellen sind dagegen einheitlicher. Die Wissenschaftler nutzen Kryoelektronentomographie und fixierten die Partikel durch das sogenannte "Plunge-Freezing". Dadurch konnten sie verschiedene Scheiben jedes Virus (insgesamt 144) in situ untersuchen und dreidimensionale Bilder von den Virionen, die nicht durch Strahlung oder durch Einfärbung beschädigt waren, rekonstruieren. Zu den zentralen Befunden der Studie gehörte, dass die Hüllen um die MHV-Partikel außergewöhnlich dick waren, rund doppelt so dick wie eine übliche biologische Membran. Außerdem sind die Inhalte von MHV-Partikeln extrem verdichtet. Aufgrund dieser und anderer Faktoren war die Untersuchung des Innenlebens von Coronaviren bisher sehr schwierig; vorangegangene Studien untersuchten Inhalte, die aus dem Inneren entfernt wurden und dabei neu angeordnet werden konnten. Die Wissenschaftler ermittelten, dass die Form des MHV merklich kugelförmig ist und eine begrenzte Anzahl von "Stacheln" aufweist (durch die die Infektion möglich wird). Es ist mit Furchungen überzogen, die die Forscher auf die Aktivitäten des M-Proteins beziehen, das bei der Formgebung des Virus eine Rolle spielt. Sie fanden interessanterweise heraus, dass die dicke Hülle des MHV neben der üblichen Lipiddoppelschicht eine zusätzliche Schicht enthält, die aus einem extrem gefalteten Proteinkern besteht, nicht aus dem erwarteten "geschälten" Kern. Sie beobachteten außerdem verschiedene "Interaktionsstellen", die für die MHV-Struktur wichtig sind. "Tatsächlich weist das Innere des MHV, wie es in dieser Studie enthüllt wurde, eine bemerkenswerte Ähnlichkeit mit den Virionen von Influenza A auf", heißt es in der Studie. "Trotzdem unterscheiden sich die Viren in vielen Aspekten." Das Innere des MHV habe eine flexible Struktur, die sich stark verdreht und in sich faltet, schlussfolgern die Forscher, wodurch man sie nicht mithilfe der zweidimensionalen Bildgebung erkennen kann. Die Entschlüsselung der Struktur des MHV, so hoffen die Autoren, wird eine bessere Modellierung des viralen Genoms ermöglichen und so zu einem vollständigeren Verständnis aller Coronaviren führen.

Länder

Niederlande

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