Erklärt: Wie das Coronavirus-Kopiergerät aussieht

Forscher haben berichtet, dass sie die 3D-Struktur dieses Kopiergeräts ermittelt haben. Dadurch könne untersucht werden, wie Medikamente wie Remdesivir wirken, stellen sie fest.

3D-Struktur der SARS-CoV2-Polymerase. Rot und Blau zeigen RNA. (Quelle: Max-Planck-Institut)

Sobald das neuartige Coronavirus SARS-CoV2 in eine menschliche Zelle eindringt, ist die entscheidende nächste Stufe die Replikation, bei der Kopien nach Kopien von sich selbst erstellt werden. Dazu nutzt das Virus seinen Kopierer, ein Enzym mit dieser Funktion. Studien mit verschiedenen Medikamenten zielen auf verschiedene Stadien der Virusaktivität ab, und einige von ihnen, insbesondere Remdesivir, zielen darauf ab, spezifisch das Enzym zu hemmen, das das genetische Material des Virus vermehrt.

Nun haben Forscher berichtet, dass sie die 3D-Struktur dieses Kopiergeräts ermittelt haben. Dadurch kann untersucht werden, wie Medikamente wie z Remdesivir arbeiten, stellen sie fest.

Wie es funktioniert

Das erste Stadium der Infektion ist das Eindringen des Virus in die menschliche Zelle. Auf der Oberfläche des Virus befindet sich ein stachelförmiges Protein, die sogenannte Korona, das sich an ein menschliches Zellenzym, ACE2, bindet. Das Virus säuert dann Kompartimente auf der Zelloberfläche an, dringt ein und beginnt dann, sich über den körpereigenen Mechanismus zu vermehren.

SARS-CoV2 besteht aus einem einzelnen RNA-Strang, der kopiert und erneut kopiert wird. Enzyme, die die Bildung von RNA (oder DNA) ermöglichen, werden Polymerasen genannt; bei SARS-CoV2 heißt die Polymerase RdRp, auch nsp12 genannt. Es ist die Polymerase, deren Struktur Forscher jetzt beschrieben haben.

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Was ist neu

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Die 3D-Struktur wurde von Forschern des Max-Planck-Instituts in Deutschland unter der Leitung von Direktor Patrick Cramer bestimmt, heißt es in einer Mitteilung des Instituts.

Sie rekonstituierten die Polymerase aus drei gereinigten Proteinen. Nachdem es im Reagenzglas funktionsfähig war, untersuchten sie die Proben unter einem Elektronenmikroskop in mehr als 100.000-facher Vergrößerung. Eine Probe sah anders aus, irgendwie seltsam. Unser erster Gedanke war, es zu verwerfen. Glücklicherweise haben wir dies nicht getan: Diese Stichprobe lieferte uns insgesamt die qualitativ hochwertigen Daten, die wir benötigten, sagte der Forscher Dimitry Tegunov in der Erklärung.

Das Team berichtete, dass das SARS-CoV2-Kopiergerät in der Gesamtarchitektur dem von SARS-CoV, dem für SARS verantwortlichen Coronavirus, ähnelt. Sie stellten jedoch auch Unterscheidungsmerkmale fest. Eine davon ist ein zusätzliches Element der SARS-CoV2-Polymerase, mit der sie die RNA bindet, bis sie das Erbgut kopiert hat.

Wir waren überrascht, dass die Struktur der Coronavirus-Polymerase etwas Besonderes ist – sie unterscheidet sich von anderen Strukturen, die wir bisher untersucht haben, sagte der Forscher Hauke ​​Hillen.

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Warum es wichtig ist

Die Forscher verwiesen immer wieder auf Remdesivir, die wirken, indem sie die Polymerase blockieren. Ihre Beschreibung der 3D-Struktur erfolgt inmitten gemischter Signale aus Studien zu Remdesivir. Während einige Studien die Ergebnisse ermutigend fanden, hat eine diese Woche in The Lancet veröffentlichte Studie berichtet, dass der klinische Nutzen der Verabreichung von Remdesivir statistisch nicht signifikant ist.

Die Kenntnis der Architektur der Polymerase auf atomarer Ebene ist dennoch wichtig, da sie neue Wege zum Verständnis und zur Bekämpfung des Virus eröffnet. Das Team will untersuchen, wie antivirale Substanzen die Verbreitung von Coronaviren blockieren.

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Mit der vorliegenden Struktur könnte es möglich sein, bestehende Substanzen wie Remdesivir zu optimieren und ihre Wirkung zu verbessern. Wir wollen aber auch nach neuen Substanzen suchen, die die Virus-Polymerase stoppen können, sagte Max-Planck-Direktor Cramer.

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