Aktuelle Studien zeigen wie das SARS-Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in Körperzellen eindringen kann (Hoffmann et al., Cell 181, 2020). Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Binding des Virus an seinen Rezeptor ACE2 (Angiotensin-Converting-Enzym 2). Forschungsarbeiten zu diesem Mechanismus ermöglichen die Entwicklung neuer zielgerichteter Konzepte für eine antivirale Intervention.
Die Anlagerung eines Coronavirus an seine Zielzelle hängt maßgeblich von dem viralen Spike(S)-Protein ab. Über die S1-Einheit des S-Proteins bindet das Virus einen Rezeptor auf den Wirtszellen. Der Eintritt des Virus erfordert die Spaltung des S-Proteins durch Enzyme (Proteasen) der Wirtzelle. Dieser Prozess wird als S-Protein-Priming bezeichnet und ermöglicht die Fusion von viralen und zellulären Membranen und dadurch das Eindringen des Virus.
SARS (schweres akutes respiratorisches Syndrom) trat erstmals 2002 in China auf. Forschungsstudien zeigten, daß der Infektionserreger SARS-CoV für den Eintritt in Lungenzellen ACE2 nutzt (Li et al., 2003) und darüberhinaus auch die zelluläre Protease TMPRSS2 für das S-Protein-Priming rekrutiert (Matsuyama et al., 2010). Für die Virusübertragbarkeit spielt die Wechselwirkung von ACE2 mit dem SARS-S-Protein eine entscheidende Rolle (Li et al., 2005).
Covid-19 (Coronavirus-Krankheit 19) trat erstmals Ende 2019 in China auf. Diese neue infektiöse Atemwegserkrankung wird durch den Erreger SARS-CoV-2 (SARS-Coronavirus 2) ausgelöst. Das neue Virus weist eine hohe genomische Ähnlichkeit mit SARS-CoV auf. Die für eine Infektion wichtigen viralen S-Proteine sind in ca. 76% ihrer Aminosäuren identisch. Wissenschaftliche Arbeitsgruppen am Deutschen Primatenzentrum in Göttingen und am Institut für Virologie an der Charité in Berlin (Hoffmann et al., Cell 181, 2020) konnten nun nachweisen, daß SARS-CoV2 und SARS-CoV einen ähnlichen Mechanimus nutzen, um in Zellen einzudringen: ACE2 fungiert dabei auf den Wirtszellen als Rezeptor für SARS-CoV-2. Für das notwendige S-Protein-Priming nutzt das Virus zudem die Wirtsprotease TMPRSS2. Die Wissenschaftler konnten experimentell zeigen, dass die gezielte Störung dieser Wechselwirkungen den Viruseintritt blockiert: Der klinisch bereits zugelassene TMPRSS2-Inhibitor verhindert den Viruseintritt in Zellen und Immunseren von rekonvaleszenten SARS-Patienten neutralisieren den Protein S-gesteuerten Eintritt des SARS-Coronavirus 2.
Diese Ergebnissee zeigen mögliche Behandlungsoptionen für Covid-19 Patienten auf und öffnen neue Wege für die präklinische Forschung.
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Referenzen
- Hoffmann M. et al., SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell (2020) 181: 1-10, https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052
- Matsuyama S. et al., Efficient activation of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein by the transmembrane protease TMPRSS2. J. Virol. (2010) 84: 12658-12664
- Li F. et al., Structure of SARS coronavirus spike receptor-binding domain complexed with receptor. Science (2005) 309: 1864-1868
- Li W. et al., Receptor and viral determinants of SARS-coronavirus adaptation to human ACE2. EMBO J. (2005) 24: 1634-1643
- Li W. et al., Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature (2003) 426: 450-454
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