SARS-CoV-2: Zuckermoleküle bilden Schutzhülle bei Coronaviren – Angriffspunkt im Spike-Protein gefunden

Max-Planck-Institut identifiziert neuen Coronavirus-Angriffspunkt

Ein deutsches Forschungsteam hat durch eine neuartige Analysemethode einen bislang unbekannten Angriffspunkt im Spike-Protein des Coronavirus SARS-CoV-2 aufgedeckt. Das Team zeigte, dass bestimmte Zuckermoleküle das Spike-Protein schützen und einen Großteil der Immunabwehrzellen abschirmen. Die Arbeitsgruppe entdeckte aber auch weniger gut geschützte Bereiche des Spike-Proteins, die gezielt angegriffen werden könnten.

Forschende des Max-Planck-Instituts für Biophysik in Frankfurt am Main konnten mithilfe eines dynamischen Modells von SARS-CoV-2 eine Schutzfunktion des Virus verstehen, der die Spike-Proteine vor Immunabwehrzellen beschützt. Gleichzeitig zeigte die Untersuchung auch Schwachstellen im Schutzschild der Viren. Die Ergebnisse wurden kürzlich im renommierten Fachjournal „Plos“ vorgestellt.

Spike-Protein als Schlüsselmerkmal von SARS-CoV-2

Wie die Arbeitsgruppe betont, ist das Spike-Protein ein Schlüsselmerkmal des Coronavirus SARS-CoV-2, da es sich mit der Hilfe des Proteins an den Oberflächen von Zellen festhalten kann, um diese dann zu infizieren. Umfangreiche Forschungsarbeiten haben die Darstellung von detaillierten Modellen des Coronavirus und dessen Spike-Protein ermöglicht. Die Forschenden des Max-Planck-Instituts haben diese Modelle nun weiter verbessert.

Frühere Modelle des Spike-Proteins waren statisch und konnten keine Bewegungen darstellen. Das neue Modell ist erstmals in der Lage, die Bewegungen des Spike-Proteins selbst sowie der umgebenden Glykan-Ketten zu simulieren.

Wie ein Scheibenwischer

Die Simulationen zeigen, dass die Zuckermoleküle auf dem Spike-Protein wie ein dynamisches Schutzschild wirken, das dem Virus hilft, sich dem menschlichen Immunsystem zu entziehen. Die Forschenden vergleichen die Schutzfunktion mit einem Scheibenwischer, der die Frontscheibe eines Autos säubert. Die Glykane bewegen sich auf dem Spike-Protein hin und her und verhindern so, dass sich neutralisierende Antikörper an das Spike-Protein haften.

Nicht alle Stellen sind gleich geschützt

Die Forschungsarbeit zeigte aber auch, dass nicht alle Stellen gleich gut geschützt sind. Ähnlich wie bei einem Scheibenwischer decken die Zuckermoleküle nicht alle Bereiche des Spike-Proteins ab. Einige Bereiche sind weniger gut durch das Glykan-Schild geschützt als andere, betonen die Forschenden. Einige der entdeckten Bereiche wurden bereits in früheren Studien als Schwachstellen identifiziert, andere sind bislang unbekannt.

Neue Ansatzpunkte gegen SARS-CoV-2-Mutationen

„Wir befinden uns in einer Phase der Pandemie, die durch das Auftreten neuer Varianten von SARS-CoV-2 ständig verändert wird, wobei sich die Mutationen insbesondere im Spike-Protein konzentrieren“, erläutert Mateusz Sikora aus dem Forschungsteam. Der neue Ansatz könne das Design von Impfstoffen und therapeutischen Antikörpern unterstützen, insbesondere wenn die bereits etablierten Methoden versagen.

Gezielt Schwachstellen auf viralen Proteinen finden

Gleichzeitig stelle die entwickelte Methode auch eine neue Möglichkeit dar, um potentielle Schwachstellen auf anderen viralen Proteinen zu finden, resümiert das Forschungsteam des Max-Planck-Instituts. Erst kürzlich entdeckte ein amerikanisches Forschungsteam eine weitere Schwachstelle am Spike-Protein des Coronavirus: Mehr dazu erfahren Sie in dem Artikel: „COVID-19: Neue Schwachstelle des Virus identifiziert“. (vb)