Erklärt: Wie sich „Corona“ des Virus in eine Haarnadelform verwandelt – und warum

Gefrierrahmen des SARS-CoV-2-Spike-Proteins zeigen eine dramatische Formänderung, nachdem es mit einer menschlichen Zelle verschmolzen ist. Wissenschaftler vermuten, dass es dazu beitragen kann, unser Immunsystem abzulenken; Erkenntnisse können bei der Impfstoffentwicklung von Bedeutung sein

Struktur von SARS-CoV-2, einschließlich des Spike-Proteins. (Quelle: Wikipedia)

Das Spike-Protein von SARS-CoV-2 – der „Corona“ im Coronavirus, das die Covid-19-Krankheit verursacht – hat gerade neue Geheimnisse enthüllt. Forscher haben herausgefunden, dass das Spike-Protein seine Form ändert, nachdem es sich an eine menschliche Zelle anheftet, sich zusammenfaltet und eine starre Haarnadelform annimmt. Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Science veröffentlicht und glauben, dass das Wissen bei der Impfstoffentwicklung helfen kann.

Was ist das Spike-Protein?

Es ist ein Protein, das aus der Oberfläche eines Coronavirus herausragt, wie die Stacheln einer Krone oder Korona – daher der Name „Coronavirus“. Beim Coronavirus SARS-CoV-2 ist es das Spike-Protein, das den Infektionsprozess in einer menschlichen Zelle einleitet. Es bindet sich an ein menschliches Enzym, den ACE2-Rezeptor, bevor es in die Zelle eindringt und mehrere Kopien von sich selbst anfertigt.

Was hat die neue Forschung ergeben?

Mit der Technik der kryogenen Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) haben Dr. Bing Chen und Kollegen am Boston Children’s Hospital das Spike-Protein in beiden Formen – vor und nach der Fusion mit der Zelle – eingefroren.

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Kryo-EM-Bilder von SARS-CoV-2 vor und nach der Fusion mit der menschlichen Zelle. Die Form nach der Fusion ist wie eine starre Haarnadelkurve. (Quelle: Zur Verfügung gestellt von Dr. Bing, Chen, Boston Children’s Hospital)

Die Bilder zeigen eine dramatische Veränderung der Haarnadelform, nachdem das Spike-Protein an den ACE2-Rezeptor bindet. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass sich die Nachform auch vor der Fusion zeigen kann – ohne dass das Virus überhaupt an eine Zelle bindet. Der Dorn kann vorzeitig seine alternative Form annehmen.

Was bedeutet das?

Dr. Chen schlägt vor, dass die Annahme der alternativen Form dazu beitragen kann, den Zusammenbruch von SARS-CoV-2 zu verhindern. Studien haben gezeigt, dass das Virus auf verschiedenen Oberflächen für verschiedene Zeiträume lebensfähig bleibt. Chen schlägt vor, dass die starre Form dies erklären könnte.

Noch wichtiger ist, dass die Forscher spekulieren, dass die Postfusionsform auch SARS-CoV-2 vor unserem Immunsystem schützen könnte.

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Wie kann es das Virus vor dem Immunsystem schützen?

Die Form nach der Fusion könnte Antikörper induzieren, die das Virus nicht neutralisieren. Tatsächlich können die Stacheln in dieser Form als Köder fungieren, die das Immunsystem ablenken.

Antikörper, die spezifisch auf den Postfusionszustand abzielen, könnten die Membranfusion (viralen Eintritt) nicht blockieren, da dies zu spät im Prozess wäre. Dies sei im Bereich anderer Viren wie HIV gut etabliert, sagte Chen Diese Internetseite , per Email.

Im Prinzip, wenn beide Konformationen neutralisierende Epitope (der Teil des Virus, auf den Antikörper gerichtet sind) teilen, dann könnte die Postfusionsform auch neutralisierende Antikörper induzieren, sagte Chen. Da die beiden Strukturen aber gerade bei SARS-CoV-2 und HIV oft sehr unterschiedlich sind, halte ich es für wenig wahrscheinlich, dass die Postfusionsform als Immunogen brauchbar wäre, erklärte er.

Haben die beiden Formen Ähnlichkeiten?

Ja, sowohl die Vorher- als auch die Nachher-Form haben Zuckermoleküle, Glykane genannt, an gleichmäßig verteilten Stellen auf ihrer Oberfläche. Glykane sind ein weiteres Merkmal, das dem Virus hilft, eine Immunerkennung zu vermeiden.

Wie ist das Wissen über die alternative Form nützlich?

Die Forscher glauben, dass die Ergebnisse Auswirkungen auf die Impfstoffentwicklung haben. Viele Impfstoffe, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, verwenden das Spike-Protein, um das Immunsystem zu stimulieren. Aber diese können unterschiedliche Mischungen der Präfusions- und Postfusionsformen haben, sagte Chen. Und das kann ihre Schutzwirkung einschränken.

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Chen betonte die Notwendigkeit, das Spike-Protein in seiner Präfusionsstruktur zu stabilisieren, um die Konformationsänderungen zu blockieren, die zum Postfusionszustand führen. Wenn das Protein nicht stabil ist, können Antikörper induziert werden, aber sie werden weniger wirksam sein, das Virus zu blockieren, sagte er.

Mit unserer Präfusionsstruktur als Leitfaden sollten wir in der Lage sein, den Präfusionszustand besser nachzuahmen (einführen stabilisierender Mutationen), was bei der Auslösung neutralisierender Antikörperreaktionen effektiver sein könnte, sagte Chen gegenüber The Indian Express. Wir sind dabei, dies zu tun, falls die erste Impfrunde nicht so wirksam ist, wie wir alle hoffen.

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