Die Schwachstellen des Coronavirus

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Strukturen in der RNA von SARS-CoV2 (Coronavirus) sind potenzielle Ziele für Medikamente, schließen Danny Incarnato und Kollegen in Groningen, Warschau und Leiden. Die RNA * des SARS-CoV2-Coronavirus wurde von Wissenschaftlern der Universität Groningen, des Internationalen Instituts für Molekular- und Zellbiologie in Warschau (Polen) und der Universität Leiden eingehend untersucht. Die Ergebnisse wurden am 10. November als Durchbruchspapier in der Zeitschrift Nucleic Acid Research veröffentlicht.

 

 

Die Menschheit war im Laufe ihrer Geschichte mit Infektionen durch Bakterien und Viren konfrontiert. In den letzten 18 Jahren haben Coronaviren, die die Atemwege infizieren, wie SARS und MERS, erhebliche Verluste verursacht. Darüber hinaus gibt es die aktuelle Covid-19-Pandemie, bei der mehr als eine Million Menschen ums Leben kamen. Dies zeigt, wie wichtig es für uns ist, neue Wege zur Bekämpfung von Coronaviren zu finden.

Strukturen

Covid-19 wird durch das SARS-CoV2-Virus verursacht, ein Beta-Coronavirus, dessen genetisches Material aus einem linearen einzelsträngigen Stück RNA besteht. Wie bei anderen RNA-Viren sind Strukturen im langen RNA-Molekül wahrscheinlich wichtig für die Vermehrung des Coronavirus in menschlichen Zellen. Trotz dieser Bedeutung wurden bisher nur wenige Untersuchungen zu solchen funktional relevanten Strukturen durchgeführt. Aus diesem Grund haben Forscher der Universität Groningen zusammen mit ihren Kollegen vom Internationalen Institut für Molekular- und Zellbiologie in Warschau (Polen) und der Universität Leiden die Struktur des RNA-Genoms des Virus mithilfe verschiedener fortschrittlicher Techniken kartiert.

Die von Danny Incarnato vom Institut für Molekulargenetik der Universität Groningen koordinierte Forschung zielte darauf ab, die Sekundärstruktur des gesamten SARS-CoV2-Genoms basierend auf der genauen Basensequenz der RNA zu erhalten. Die Forscher identifizierten dann mindestens 87 Regionen in der RNA, die wahrscheinlich klare, kompakte Strukturen bilden. Mindestens zehn Prozent dieser Strukturen stehen bei Coronaviren unter starkem evolutionären Selektionsdruck, was darauf hinweist, dass sie eine Funktion haben. Noch wichtiger ist, dass die vollständige RNA des Coronavirus (eine der längsten bekannten viralen RNAs mit 30.000 Basen, soweit bekannt) nun erstmals aufgeklärt wurde.

Blockieren

“Wir haben zuerst die Strukturen in einzelner RNA in vitro identifiziert und dann das Vorhandensein von Viren in Zellen in der RNA bestätigt”, erklärt Incarnato. “Das macht unsere Ergebnisse sehr solide.” Darüber hinaus wurden in einer Reihe von RNA-Strukturen kleine Hohlräume gefunden. Diese können als Ziele für kleine Moleküle dienen, die die Wirkung der Virus-RNA blockieren können. “Da eine Reihe von Strukturen auch in anderen Coronaviren vorhanden sind, kann ein erfolgreicher SARS-CoV2-Wirkstoff in Zukunft auch gegen neue Virusstämme wirken.”

Die Forscher fanden auch Teile der Virus-RNA, die keine Struktur enthalten, so dass die einzelsträngige RNA nicht abgeschirmt ist. “An diesen Orten ist eine Antisense-Therapie möglich”, sagt Incarnato. Dies geschieht mit kurzen einzelsträngigen RNA-Stücken, die an die Virus-RNA binden und dort doppelsträngig werden. Und menschliche Zellen enthalten Enzyme, die diese doppelsträngige RNA abbauen.

Schwachpunkte

Zum Beispiel hat dieses gemeinsame Forschungsprojekt von drei Instituten eine solide Grundlage für zukünftige Arbeiten gelegt, die Medikamente liefern sollen, die SARS-CoV2 deaktivieren können und die auch gegen andere Coronaviren wirken können. “Diese Arbeit wäre ohne die Zusammenarbeit zwischen den Niederlanden und Polen nicht möglich gewesen”, sagt Janusz Bujnicki, Leiter des Labors für Bioinformatik und Proteindesign am IIMCB in Warschau. ‘Gemeinsam haben wir einen neuen Weg gefunden, um Schwachstellen in großen viralen RNAs zu finden. Damit haben wir den Grundstein für die Entwicklung innovativer Behandlungsmethoden gegen RNA zur Bekämpfung von SARS-CoV2-Infektionen gelegt. ‘

Der Artikel mit den Ergebnissen der Analysen wurde in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht und als “Durchbruchspapier” ausgewiesen.

* Ribonukleinsäure, oft abgekürzt als RNAist ein biologisches Makromolekül, das für die Regulation zellulärer Prozesse in allen bekannten Lebensformen essentiell ist. RNA ist in ihrer chemischen Struktur der DNA sehr ähnlich, und wie DNA besteht RNA aus einer langen Kette von Nukleotiden. RNA und DNA gehören daher beide zu den Nukleinsäuren. 

Teilene: Ilaria Manfredonia, Chandran Nithin, Almudena Ponce-Salvatierra, Pritha Ghosh, Tomasz K. Wirecki, Tycho Marinus, Natacha S. Ogando, Eric J. Snider, Martijn J. van Hemert, Janusz M. Bujnicki, Danny Incarnato: Genomweite Kartierung therapeutisch relevanter SARS-CoV-2-RNA-Strukturen. Nucleic Acids Research, 10. November 2020. Tekst: Magdalena Krupa, Internationales Institut für Molekular- und Zellbiologie, Warschau

Periode13-nov-2020

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