Forscher entdecken die „Achillesferse“ von COVID-19

Diese Arbeit wurde an Bakterien durchgeführt, aber das gleiche Prinzip wurde auf das Molekül angewendet, das dieam 24. Juni in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlichte Studie rechtfertigte. „Niemand hatte das N-Protein zuvor eingehend untersucht“, gibt Tiago Cordeiro zu, während er Observador eine Präsentation zeigt, die er für eine wissenschaftliche Outreach-Konferenz vorbereitete.

Praktisch gesehen läuft der Übertragungs- und Infektionsprozess dieser Coronaviren wie folgt ab: Das Virus dringt durch Mund oder Nase des Wirtes ein und kann sich dank des Spike-Proteins in bestimmten Zellen der Atemwege festsetzen und dort eindringen. In diesen Zellen setzt das Virus seine Viruslast – seine RNA – frei, um weitere Viren zu produzieren, die sich dann in den Körperzellen verbreiten und schließlich auf andere Menschen übertragen werden. Diese RNA wird innerhalb des Virus nur durch die Aktivität des N-Proteins organisiert.

Während sich das Spike-Protein (S) und die beiden anderen Strukturproteine dieser Virusfamilie – Membran (M) und Hülle (E) – außen an der Kapsel befinden, befindet sich das Nukleokapsid (N) im Inneren und enthält die genetische Information jedes Virus. Somit ist das N-Protein nicht nur für den Schutz der RNA verantwortlich, sondern auch das wichtigste Protein für deren Replikation – „ ohne das N-Protein gibt es keine Virusreplikation “ – und damit für die Verbreitung von Virusmaterial in den Zellen des infizierten Organismus.

„Was [vor der portugiesischen Untersuchung] allgemein bekannt war, waren diese beiden Strukturen“, fährt Tiago Cordeiro fort und zeigt auf die beiden orange bzw. violett gefärbten „Domänen“ auf einem Poster an der Wand seines Büros.

Die orange Farbe steht für die NTD (N-terminale Domäne), die für die Bindung des Moleküls an RNA verantwortlich ist. Am anderen Ende des Proteins befindet sich die CTD (C-terminale Domäne), die neben dieser Bindung auch weitere Funktionen für Struktur und Aktivität des Proteins bereitstellt. Zwischen diesen beiden Domänen befindet sich jedoch ein weiteres Molekül, das bisher nur als Bindeglied zwischen NTD und CTD galt. Das portugiesische Forschungsteam erkannte jedoch, dass diese kleine Struktur den Durchbruch ihrer Forschung bedeuten könnte.

Der offizielle Name lautet „Intrinsically Disordered Linker“ (IDL) . Es handelt sich um ein intrinsisch ungeordnetes Verbindungsstück, das die Interaktion anderer Proteine ermöglicht, insbesondere die Bindung mehrerer N-Proteine zu Komplexen. Die Forscher entdeckten, dass dieser „kleine Klettverschluss“ in der Proteinstruktur mehrere identische Moleküle miteinander verbindet und so größere Aggregate und „Tröpfchen“ – zwischen Flüssigkeit und Gel – bildet, die das Virus zur Organisation seiner RNA in der Kapsel benötigt.

Nach eingehender Untersuchung der Struktur dieses Proteins stellte sich die experimentelle Frage: „Was passiert, wenn wir diese Verbindung zerstören?“ Durch die Entfernung dreier spezifischer Aminosäuren (Leucine) aus seiner Zusammensetzung stellten sie fest, dass die Helixstruktur von IDL nicht mehr in der Lage war, diese Komplexe zu bilden. Dies beeinträchtigte sowohl deren Größe und Stabilität als auch die wesentliche Aktivität des Virus, für die das N-Protein zuständig ist: die Verpackung und Replikation des viralen genetischen Materials.