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Wie das Coronavirus Körperzellen kapert, um sich zu vermehren

Das Coronavirus vermehrt sich in den Körperzellen Infizierter rasend schnell. Dazu muss das Virus sein Erbgut vervielfältigen. Die dafür verantwortliche „Kopiermaschine“ haben Forscher des Max-Planck-Instituts jetzt entschlüsselt. Damit lassen sich neue antivirale Substanzen erforschen – und schon existierende Wirkstoffe daraufhin testen, ob sie gegen COVID-19 helfen.
Farbige 3-D-Darstellung des Erbguts (RNA) des Coronavirus'/SARS-CoV-2

Forscher des Max-Planck-Instituts in Göttingen haben jetzt die räumliche Struktur der aktiven viralen „Kopiermaschine" des Coronavirus entschlüsseln können.

Das Coronavirus ist zehntausendmal kleiner als eine Fruchtfliege und besitzt kein Gehirn. Aber es ist schlau. Es dringt in der Lunge in Körperzellen ein und benutzt sie dazu, wie ein gekapertes Bio-Labor unfreiwillig an seiner Vermehrung mitzuwirken. Dafür setzt es dort zunächst seine Erbsubstanz (RNA) frei. Weil die Wirtszelle des Menschen die fremde RNA von der eigenen kaum unterscheiden kann, fängt sie damit an, mithilfe dieses genetischen Bauplans Eiweißbausteine für das Virus zu produzieren. Parallel dazu beginnt im Virus selbst eine genetische „Kopiermaschine“ (die „RNA-Polymerase“) damit, das eigene Erbgut zu vervielfältigen. Sind irgendwann genügend virale RNA-Kopien und Virusproteine hergestellt, bilden sich daraus neue Viren, die dann die Wirtszelle verlassen und draußen weitere infizieren – in rasender Geschwindigkeit.

Göttinger Biologen entschlüsseln Vervielfältigungs-Mechanismus

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie (MPI-BPC) in Göttingen haben jetzt die räumliche Struktur dieser Corona-Polymerase entschlüsseln können. „Damit lässt sich erforschen, wie antivirale Substanzen wirken, die die Polymerase blockieren“, heißt es in einer Mitteilung des Instituts. Eine von ihnen sei der Hoffnungsträger Remdesivir, ein ursprünglich gegen das Ebola-Fieber entwickelter Wirkstoff. „Außerdem können neue Wirkstoffkandidaten gesucht werden.“

 

Coronavirus: Erbgut aus 30.000 Bausteinen – schwer zu kopieren

„Das Überraschendste für uns war, dass der Aufbau der Coronavirus-Kopiermaschine aus der Reihe fällt, denn sie unterscheidet sich von anderen Polymerase-Strukturen“, heißt es in einer Erklärung des MPI-BPC. Die Corona-Polymerase binde zwar so an die RNA, wie es auch von anderen Virusarten bekannt sei. Doch besitze diese Polymerase ein weiteres Element, mit der sie sich an der RNA festklammere, bis sie das Erbgut kopiert habe. „Das ist gerade für das Coronavirus wichtig, denn sein Erbgut besteht aus rund 30.000 Bausteinen und ist damit besonders lang, das Kopieren eine echte Mammutaufgabe.“

Im Detail verstehen, wie antivirale Substanzen wirken

„Zu wissen, wie die Coronavirus-Polymerase Atom für Atom aufgebaut ist, eröffnet neue Möglichkeiten, den Erreger besser zu verstehen und zu bekämpfen“, heißt es beim MPI Göttingen weiter. Im nächsten Schritt will das Forscherteam um Institutsdirektor Patrick Cramer im Detail untersuchen, wie antivirale Substanzen die Vermehrung von Coronaviren blockieren. „Auf Remdesivir, das die Corona-Polymerase direkt blockiert, ruhen viele Hoffnungen“, sagt Biochemiker Cramer. Durch die Polymerase-Struktur könnte es möglich werden, bereits vorhandene Substanzen wie Remdesivir zu optimieren und ihre Wirkung zu verbessern. „Doch wir wollen auch nach neuen Substanzen fahnden, die die Virus-Polymerase stoppen können.“

Ob der gegen Ebola entwickelte Wirkstoff Remdesivir auch bei COVID-19 wirklich hilft, ist in der Wissenschaft noch umstritten. Dennoch hat erst gestern die Europäische Arzneimittel-Agentur (EMA) den Einsatz des noch nicht als Medikament zugelassenen Mittels Remdesivir außerhalb klinischer Studien empfohlen. Es könne bei Patienten angewandt werden, die nicht auf Beatmungsgeräte angewiesen seien, teilt die EMA mit.

Corona-Selbstschutz: Immunsystem kann Virus-Erbgut nicht abbauen

Nach der Entschlüsselung der Polymerase-Struktur haben die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut bereits ihr nächstes Projekt im Auge. „Wir haben die sogenannten Helferfaktoren im Visier, die die Virus-RNA so verändern, dass sie durch das menschliche Immunsystem nicht abgebaut werden kann“, sagt Institutschef Cramer. Die Göttinger Strukturbiologen wollen nun weitere Angriffspunkte im Virus zu finden, die mittelfristig neue Therapiestrategien eröffnen sollen.

Foto: MPI-BPC

Hauptkategorien: Medizin , Corona
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