Menschliche Zellen (grün) mit synthetischen Virionen (magenta). (MPI for Medical Research/Oskar Staufer) Wenn Sie wirklich verstehen wollen, was eine Maschine antreibt, müssen Sie basteln. Tauschen Sie die Gänge, verriegeln Sie einen Hebel, lösen Sie eine Feder und beobachten Sie, wie es geht.
Wenn die Maschine tödlich ist Virus , Sie können es sich nicht leisten, so unbekümmert mit seinem molekularen Uhrwerk umzugehen. Aber Forscher umgehen dieses Problem, indem sie minimalistische Versionen gefährlicher Mikroben herstellen, die kaum an der Grenze ihrer Funktionalität stehen.
Mit dieser Methode für SARS-CoV-2 – der Erreger hinter dem Geschehen Coronavirus Pandemie – hat eine überraschende Art und Weise enthüllt, wie die Spitzen des Virus als eine Art Springmesser fungieren, wodurch es sich leichter vor unserem Immunsystem verstecken kann.
Forscher aus ganz Deutschland und dem Vereinigten Königreich haben „Lite“-Versionen von SARS-CoV-2 entwickelt, um dessen Infektionsverhalten unter Laborbedingungen sicher zu analysieren.
Die als „synthetische Minimalvirionen“ bezeichneten Partikel bestehen aus Modulen, die von Grund auf neu erstellt wurden, um Einblicke in die Hauptmerkmale des Virus zu ermöglichen, ohne dass sie als infektiöse Einheit zusammenarbeiten können.
„Da wir diese synthetischen Virionen von Grund auf bauen, ist es für uns noch wichtiger, dass wir ihre Zusammensetzung und Struktur präzise gestalten können“, sagt Biologe Oskar Staufer, ehemals am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung und derzeit an der Universität Oxford tätig.
„Dadurch können wir eine sehr systematische, schrittweise Untersuchung verschiedener Mechanismen durchführen.“
Der erste Mechanismus, auf den sich das Team konzentrierte, war die namensgebende Korona (Krone) aus Stacheln, die aus der Hülle des Virus ragten.
Seitdem der Ausbruch Anfang 2020 weltweit explodierte, Virologen haben versucht zu verstehen wie diese Projektionen dem Krankheitserreger bei seinem Überleben und seiner Fortpflanzung helfen.
Es wird immer klarer, dass die Proteine für den winzigen Eindringling sowohl eine Hilfe als auch ein Hindernis sind.
Im Gegenteil: Die Spitzen wirken wie ein Schlüssel für eine Art Zellschloss namens ACE2-Rezeptor und verleiten das Gewebe dazu, das Eindringen des Virus zuzulassen.
Doch auch die Proteine sind ein leicht identifizierbares Merkmal Antikörper zum Einrasten und Auslösen einer Reinigung. Wir sogar Basisimpfstoffe auf seine Bedeutung und vermittelt naiven, nicht infizierten Immunsystemen einen Eindruck von seiner Struktur, um sie besser auf eine tatsächliche Infektion vorzubereiten.
Es stellt sich heraus, dass das schlaue Coronavirus im Laufe seiner Zeit ein oder zwei Dinge gelernt hat, die ihm helfen, diese Unannehmlichkeiten zu umgehen.
Die Forscher konzentrierten sich auf die Art und Weise, wie bestimmte Immunmoleküle vom Fettsäuretyp mit den Spikes interagieren, um Entzündungen hervorzurufen.
Vorherige Forschung hatte bereits einen Abschnitt der Spitze markiert, an dem die Immunmoleküle hafteten. Angesichts der hartnäckigen Resistenz dieser Region gegenüber Veränderungen kann man davon ausgehen, dass es sich um eine ziemlich wichtige Struktur für das Überleben des Virus handelt.
Jetzt wissen wir warum. Die Forscher stellten fest, dass die Spitze eine strukturelle Veränderung durchlief, als das Immunmolekül sich festsetzte und sich praktisch wegfaltete.
Dies macht es viel schwieriger, in benachbarte Zellen einzudringen. In dieser Konfiguration ist es für das Virus jedoch auch schwieriger, Antikörper anzuziehen.
„Durch das ‚Ducken‘ … des Spike-Proteins bei der Bindung entzündlicher Fettsäuren wird das Virus für das Immunsystem weniger sichtbar.“ sagt Staufer.
„Dies könnte ein Mechanismus sein, um die Erkennung durch den Wirt und eine starke Immunantwort über einen längeren Zeitraum zu vermeiden und die Gesamteffizienz der Infektion zu erhöhen.“
Es ist ein Einblick in ein verheerendes Virus, das uns immer wieder überrascht, und eine Vorschau darauf, wie uns synthetische Modelle wie dieses dabei helfen könnten, die langfristigen Auswirkungen des Krankheitserregers auf die Bevölkerung auf der ganzen Welt zu begrenzen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .