Coronavirus sabotiert Immunabwehr
Bahnbrechenden Erkenntnisse: SARS-CoV-2 entwaffnet menschliche Zellen durch „Shutdown“ der Proteinfabriken
Das neue pandemische Coronavirus SARS-CoV-2 hat die menschliche Immunantwort fest im Griff. Wissenschaftler der LMU München und des Universitätsklinikums Ulm haben nun gemeinsam aufgedeckt, wie das Virus durch gezielte Sabotage der zellulären Proteinproduktion das angeborene Immunsystem lahmlegt. Ein kleines Protein spielt dabei die Hauptrolle: das sogenannte Nichtstrukturprotein 1 (Nsp1). Diese bahnbrechenden Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Links: Elektronenmikroskopische Aufnahme (Dr. Clarissa Read / Z.E. EM Universität Ulm) des neuen Coronavirus SARS-CoV-2. Rechts: Schematische Darstellung des Viruspartikels mit seiner charakteristischen Krone aus Oberflächenproteinen.
Caterina Prelli Bozzo
Nichtstrukturproteine (Nsp) sind Virusproteine, die keine Bestandteile des Virus selbst sind. Stattdessen unterstützen sie das Virus bei der Vermehrung, indem sie beispielsweise die zellulären Abwehrreaktionen schwächen. „Wir können nun im Detail nachvollziehen, wie dieses Helfer-Protein die Aktivierung des angeborenen Immunsystem unterdrückt: Es bringt die Ribosomen, also die ‚Proteinfabriken‘ der Zelle, zum Stillstand. Es kommt dort quasi zum ‚Shutdown‘“, erklären Prof. Roland Beckmann vom Genzentrum der LMU München und Dr. Konstantin Sparrer, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Ulm in ihrer gemeinsamen Studie.
Mit Hilfe hochauflösender cryo-elektronenmikroskopischer Verfahren haben die Wissenschaftler um Prof. Roland Beckmann vom Genzentrum der LMU München beobachtet, wie Nsp1 an die menschlichen Proteinfabriken, die Ribosomen, andockt. Dort verhindert es die Synthese von neuen Proteinen (Translation), indem es den Kanal verstopft, über den die Proteinbaupläne, die sogenannte mRNA, abgelesen werden. Die Forschungsgruppe um Dr. Konstantin Sparrer konnte dies in humanen Zellen experimentell bestätigen und zeigen, dass Nsp1 durch die Blockade der Ribosomen die Produktion anti-viraler Proteine und Signalmoleküle komplett lahmlegt. Die angeborene Immunabwehr ist somit blockiert und das Virus hat freie Bahn bei seiner Vermehrung.
Hoffnung für neue Therapien: Kann Nsp1 am Andocken gehindert werden, bleibt die Immunabwehr möglicherweise erhalten
Diese neuen Erkenntnisse über die Interaktion von Wirtszelle und Virus eröffnen bisher unbekannte Möglichkeiten zur Therapie und Prävention von Covid-19. „Wenn wir verhindern können, dass das virale Helfer-Protein Nsp1 an Ribosomen bindet, können wir bewirken, dass die angeborene Immunantwort gegen SARS-CoV-2 funktionsfähig bleibt und das Virus wirksam kontrolliert“, sind sich die Forscher aus München und Ulm einig. Hier bieten sich also vielversprechende neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Medikamenten gegen SARS-CoV-2.
Originalveröffentlichung
Matthias Thoms, Robert Buschauer, Michael Ameismeier, Lennar Koepke, Timo Denk, Maximilian Hirschenberger, Hanna Kratzat, Manuel Hayn, Timur Mackens-Kiani, Jingdong Cheng, Jan Straub, Christina M. Stürzel, Thomas Fröhlich, Otto Berninghausen, Thomas Becker, Frank Kirchhoff, Konstantin M.J. Sparrer, Roland Beckmann; "Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2"; Science 2020; 17 July, eabc8665
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