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Strukturanalyse enthüllt Tricks des SARS-CoV-2-Virus Strukturanalyse enthüllt Tricks des SARS-CoV-2-Virus
Die Proteine des SARS-Cov-2-Virus spielen eine Schlüsselrolle bei der Fähigkeit des Virus, die menschliche Immunabwehr auszutricksen und sich in Zellen zu vermehren. Ein internationales... Strukturanalyse enthüllt Tricks des SARS-CoV-2-Virus


Die Proteine des SARS-Cov-2-Virus spielen eine Schlüsselrolle bei der Fähigkeit des Virus, die menschliche Immunabwehr auszutricksen und sich in Zellen zu vermehren. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) hat einen detailreichsten Überblick aller weltweit verfügbaren 3D-Strukturen der Virusproteine zusammengetragen. Bei der Auswertung mit Methoden der künstlichen Intelligenz kamen überraschende Erkenntnisse zutage
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Wie kann das SARS-CoV-2-Virus sich der Immunabwehr entziehen und sich in den menschlichen Zellen replizieren? Um diese Frage zu klären, hat ein internationales Forschungsteam mithilfe von maschinellem Lernen den bislang umfassendsten Überblick aller bisher verfügbaren Analysen der exakten dreidimensionalen Form der SARS-CoV-2-Proteine zusammengetragen.

Die Datenbank besteht aus 2.060 3D-Modellen mit atomarer Auflösung. Auf der Website Aquaria-COVID (https://aquaria.ws/covid) sind alle Strukturmodelle frei verfügbar.

Dies bietet einen beispiellosen Detailreichtum, der Forschenden helfen wird, die molekularen Mechanismen der COVID-19-Infektion besser zu verstehen und Therapien zur Bekämpfung der Pandemie zu entwickeln, beispielsweise indem sie potenzielle neue Angriffspunkte für zukünftige Behandlungen oder Impfstoffe identifizieren“, so Burkhard Rost, Inhaber des Lehrstuhls für Bioinformatik an der TU München.

In einem zweiten Teil der Studie wurde ein komplementärer Ansatz verwendet, der als Human-in-the-Loop Machine Learning bekannt ist. Hier wurde eine neuartige, visuelle Schnittstelle erzeugt, die alles zusammenfasst, was derzeit über die dreidimensionale Form von SARS-CoV-2-Proteinen bekannt ist – und auch was nicht.

Forschende können die visuelle Schnittstelle auch als Navigationshilfe verwenden, um für spezifische Forschungsfragen geeignete Strukturmodelle zu finden. Die Arbeit mit den Modellen hat bereits einige wichtige Hinweise darauf gegeben, wie Coronaviren es schaffen, das Kommando in unseren Zellen übernehmen.

Nämlich: drei Coronavirus-Proteine (NSP3, NSP13 und NSP16) ahmen die menschlichen Proteine nach und gaukeln den Wirtszellen vor, sie seien körpereigene Proteine.

Die Modellierung ergab auch fünf Coronavirus-Proteine (NSP1, NSP3, Spike-Glykoprotein, Hüllprotein und ORF9b-Protein), die Prozesse in menschlichen Zellen „zweckentfremden“ oder stören. Auf diese Weise gelingt es dem Virus, die Kontrolle zu übernehmen, seinen Lebenszyklus zu vervollständigen und sich auszubreiten.

Verstehen, wie das Virus funktioniert und wie man es stoppen könnte

Bei der Analyse dieser Strukturmodelle haben wir außerdem neue Hinweise darauf gefunden, wie das Virus sein eigenes Genom kopiert – das ist der zentrale Prozess, der es dem Virus ermöglicht, sich bei Infizierten schnell auszubreiten“, so Burkhard Rost. „Die Erkenntnisse aus unserer Studie bringen uns näher an das Verständnis, wie das Virus funktioniert und was wir tun können, um es zu stoppen.“

Je länger das Virus zirkuliert, desto größer ist die Gefahr, dass es mutiert und neue Varianten wie den Delta-Stamm bildet“, sagt Sean O’Donoghue, Erstautor der Studie und Professor am Garvan Institute in Sydney.

Publikation:

Sean I. O’Donoghue, Andrea Schafferhans, Neblina Sikta, Christian Stolte, Sandeep Kaur, Bosco K. Ho, Stuart Anderson, James B. Procter, Christian Dallago, Nicola Bordin, Matt Adcock, Burkhard Rost
SARS-CoV-2 structural coverage map reveals viral protein assembly, mimicry, and hijacking mechanisms
Molecular Systems Biology, Sept. 14, 2021 – DOI: 10.15252/msb.202010079
https://www.embopress.org/doi/10.15252/msb.202010079

Quelle PM TUM

Dr. Polwin-Plass Lydia Inhaberin und Chefredakteurin

Als promovierte Journalistin / Publizistin und Pressefotografin befasse ich mich mit verschiedenen Themenschwerpunkten: Vertrieb, Marketing, Bildung, Arbeitsmarkt, Kultur und Alternativmedizin. Zu medizinischen Themen konnte ich mir im Laufe der Jahre durch Recherche, Lektüre und das Verfassen zahlreicher Gesundheitsbroschüren viel Wissen und Erfahrung aneignen. Im Frühjahr 2015 gründete ich mein erstes Online Magazin "Metalogy.de" und 2019 folgte "Gesund heute und morgen".