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Neues Wirtsprotein deutet auf mögliche Behandlung für COVID-19 hin

Warum ist SARS-CoV-2 so hochansteckend? Im Rahmen einer bahnbrechenden Studie ermitteln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein neues Protein, das für die rasante Ausbreitung des Virus verantwortlich sein könnte. Sie beschreiben zudem, wie die Blockierung von Wechselwirkungen zwischen Virus und Wirtsprotein die Infektion lindert.

Gesundheit

Das Coronavirus, das derzeit die Welt plagt, hat es aufgrund eines viralen Proteins mit der Bezeichnung Spike geschafft, in kürzester Zeit viele Menschen zu infizieren. Spike, das die Oberfläche des SARS-CoV-2-Virus mit kronenartigen Projektionen bedeckt (daher der Name Coronavirus), haftet sich an menschliche Zellen im Körper an und dringt in diese ein. Die Forschenden stellten fest, dass es sich hierzu an ein Wirtsrezeptorprotein mit der Bezeichnung Angiotensin-konvertierendes Enzym 2 (ACE2) bindet.

Das neue Protein verstärkt die Virusinfektion

Über eine neue Studie, die teilweise durch das EU-finanzierte Projekt CHUbVi (Ubiquitin Chains in Viral Infections) unterstützt wurde, ist jetzt ein weiterer Wirtsrezeptor mit der Bezeichnung Neuropilin-1 (NRP1) ermittelt worden, der für die schnelle Ausbreitung von SARS-CoV-2 in menschlichen Zellen verantwortlich sein könnte. „Bei der Betrachtung der Sequenz des SARS-CoV-2-Spike-Proteins waren wir von der Präsenz einer kleinen Aminosäuresequenz verblüfft. Letztere schien eine Proteinsequenz nachzuahmen, welche in menschlichen Proteinen, die mit Neuropilin-1 interagieren, vorzufinden ist“, erklärten die Mitautoren Yohei Yamauchi, Peter Cullen und Boris Simonetti von der Universität Bristol, Vereinigtes Königreich, in einer Pressemitteilung, die auf der Website der Universität veröffentlicht wurde. „Dies brachte uns dazu, eine einfache Hypothese aufzustellen: Könnte sich das Spike-Protein von SARS-CoV-2 mit Neuropilin-1 verbinden, um die virale Infektion von menschlichen Zellen zu unterstützen? Interessanterweise konnten wir durch Anwendung einer Reihe struktureller und biochemischer Ansätze nachweisen, dass sich das Spike-Protein von SARS-CoV-2 tatsächlich an Neuropilin-1 bindet.“ Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten die Biochemie bei der Wechselwirkung zwischen Spike und Neuropilin-1. Indem Sie das virale Spike-Protein mit Neuropilin-1 interagieren ließen, stellten sie fest, dass Neuropilin-1 das Eindringen des Proteins in menschliche Zellen ermöglicht und somit für wesentlich erhöhte Infektionszahlen verantwortlich ist. „Nachdem wir nachgewiesen hatten, dass sich das Spike-Protein an Neuropilin-1 gebunden hatte, konnten wir zeigen, dass die Interaktion der verstärkten SARS-CoV-2-Invasion in menschliche Zellen, die in Zellkulturen gezüchtet wurden, dient“, erklärten die Mitautoren in der gleichen Pressemitteilung.

Arzneimittel und Antikörper blockieren die Wechselwirkung

Im Zuge der Forschung wurde die wichtige Entdeckung von Inhibitoren gemacht, die verhindern können, dass sich das Spike-Protein an Neuropilin-1 bindet. „[D]urch die Verwendung monoklonaler Antikörper – im Labor geschaffene Proteine, die natürlich entstehenden Antikörpern ähneln – oder eines selektiven Arzneimittels, welches die Interaktion blockiert, konnten wir die Fähigkeit von SARS-CoV-2 zur Infektion menschlicher Zellen mindern“, beobachteten Dr. Yamauchi, Prof. Cullen und Dr. Simonetti. „Dies dient der Hervorhebung des potenziellen therapeutischen Nutzens unserer Entdeckung im Kampf gegen COVID-19.“ Zu verstehen, wie das Spike-Protein menschliche Zellen erkennt, ist ein entscheidender Schritt für die Schaffung von antiviralen Therapien und Impfstoffen für die Behandlung von Coronavirus-Erkrankungen. „Um COVID-19 zu besiegen, sind wir auf einen effektiven Impfstoff und ein Arsenal antiviraler Therapeutika angewiesen. Unsere Entdeckung, dass sich das SARS-CoV-2-Spike an Neuropilin-1 bindet und dessen Wichtigkeit für die virale Infektiosität eröffnet einen bislang unbekannten Weg für antivirale Therapien, um die aktuelle COVID-19-Pandemie zu bremsen“, kommentierten die Forscher. Die Erkenntnisse der Studie, die durch Projekt CHUbVi unterstützt wurden, sind in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. Das sechsjährige Projekt endet 2026. Weitere Informationen: Projekt CHUbVi

Schlüsselbegriffe

CHUbVi, SARS-CoV-2, Spike Protein, Neuropilin-1, Spike

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5 Oktober 2020