Sars-CoV-2
ETH-Forscher enthüllen die Schwachstelle des Coronavirus

Das Coronavirus ist für die Produktion seiner Proteine auf einen bestimmten Mechanismus angewiesen. Dieser konnte mit chemischen Verbindungen erfolgreich gehemmt werden.

Bruno Knellwolf
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Vielleicht können dank der Entdeckung der ETH-Forscher dereinst antivirale Medikamte gegen das Coronavirus entwickelt werden.

Vielleicht können dank der Entdeckung der ETH-Forscher dereinst antivirale Medikamte gegen das Coronavirus entwickelt werden.

Gaetan Bally / KEYSTONE

Will man das Coronavirus bekämpfen, muss man seine Mechanismen genau kennen. Nur dann kann eine Schwachstelle entdeckt werden, die allenfalls ausgenützt werden kann. Eine solche hat eine Forschungsgruppe der ETH Zürich gefunden.

Schon lange bekannt ist, dass ein Virus allein nichts ist. Um sich zu vermehren und weiterzuverbreiten braucht es die Ressourcen einer gekaperten Zelle. In diese gekaperte Zelle schleusst der Erreger Virengene ein. Beim Coronavirus geschieht das in der Form eines Bauplans aus Ribonukleinsäure (RNA) die neue virale Proteine herstellt. Dafür gibt es eine eigene Proteinfabrik in der Zelle, das Ribosom.

Ausbruch aus dem normalen Vorgang in der Proteinfabrik

Im Normalzustand ohne Infektion bewegt sich das Ribosom in streng vorgegebenen Schritten entlang der RNA und liest dabei jeweils drei RNA-Buchstaben aus den Virengenen gleichzeitig aus. Diese drei Buchstaben definieren die entsprechende Aminosäure, die an das neu entstehende Protein geknüpft wird. Die Proteinfabrik, also das Ribosom, arbeitet dabei sehr genau. Manchmal verrutscht das Ribosom und folgt nicht der normalen Abfolge der Buchstaben im Gencode. In diesem äusserst seltenen Fall verschiebt sich das Leseraster und die Biologen sprechen dann vom «Frameshifting». Dieses Frameshifting hat fatale Auswirkungen, weil das Ribosom die RNA falsch abliest und deshalb nicht funktionierende Proteine herstellt.

Für das Überleben des Sars-CoV-2-Virus ist das Frameshifting nötig, um die Produktion ihrer Proteine zu regulieren und sich weiter verbreiten zu können. Sars-CoV-2 führt die Verschiebung im Leseraster durch eine ungewöhnliche und komplexe Faltung der Ribonukleinsäure herbei. Könnte man also mit chemischen Substanzen gezielt auf das gefaltete virale RNA abzielen, wäre das in antiviralen Medikamenten einsetzbar. Die Abhängigkeit des Coronavirus von der Verschiebung des Leserasters könnte für die Entwicklung antiviraler Wirkstoffe genutzt werden.

Geziele Beeinflussung mit chemischen Substanzen

Bis anhin hat man allerdings wenig über die Wechselwirkung der viralen RNA mit der Zellfabrik Ribosom gewusst. Dem Forscherteam der ETH Zürich und der Universitäten Bern, Lausanne und Cork haben diese Wechselwirkung nun mit ausgeklügelten biochemischen Experimenten enthüllt und diesen Erfolg in der Wissenschafts-Zeitschrift Science publiziert.

Sie bildeten das Ribosom zum Zeitpunkt des Frameshiftings ab und fanden dann im Reagenzglas heraus, wie dieser Vorgang mit chemischen Substanzen gezielt beeinflusst werden kann. Dazu wird Nenad Ban, Professor für Molekularbiologie in der ETH-Mitteilung folgendermassen zitiert:

«Die hier vorgestellten Resultate über das Sars-Cov-2-Virus werden uns auch helfen, die Frameshifting-Mechanismen anderer RNA-Viren besser zu verstehen.»

In den Experimenten veränderten zwei getestete chemische Verbindungen die Vervielfältigung von Coronaviren um das Tausend- bis Zehntausendfache. Und gemäss der ETH waren die verwendeten Substanzen nicht giftig für die damit behandelten Zellen. Noch sind diese chemischen Verbindungen nicht wirksam genug, um daraus antivirale Medikamente zu machen. Aber die Studie zeigt, dass die Hemmung des Framshiftings einen starken Effekt auf die virale Vervielfältigung hat. Das ebne den Weg für die Entwicklung besserer chemischer Verbindungen, die in Medikamenten eingesetzt werden könnten. Da alle Coronaviren auf diesen Frameshifting-Mechanismus angewiesen sind, könnte ein auf diesen Vorgang abzielendes Medikament auch nützlich sein, um Infektionen durch andere, entfernter verwandte Coronaviren zu behandeln.