Coronavirus

Neue Datenbank zeigt, welche Proteine Hotspots für Virus sind

Eine Detailanalyse des komplexen Wechselspiels zwischen dem SARS-CoV-2-Erreger und menschlichen Zellen stellen Forscher im Fachblatt „Nature“ vor. Der aus Österreich stammende Letztautor der Arbeit, Andreas Pichlmair, will mit der in einer neuen Datenbank zugänglich gemachten Aufstellung von Interaktionen zwischen Virus-Proteinen und jenen des Körpers auch eine Möglichkeit zum Finden neuer Wirkstoffe gegen Covid-19 bereitstellen, wie er der APA erklärte.

red/Agenturen

Was den am Institut für Virologie der Technischen Universität München (TUM) tätigen Wissenschafter schon seit der Zeit lange vor der Coronapandemie interessiert, ist die Fähigkeit von Coronaviren, „eigentlich eigene RNA-Moleküle zu verändern, damit das Virus nicht vom angeborenen Immunsystem erkannt wird“. Coronaviren seinen „einfach 'Masters of Escape'„ - also Meister des Entkommens -, wie es der Forscher ausdrückte, der an der Veterinärmedizinischen Universität Wien studiert und lange am Forschungszentrum für Molekulare Medizin (CeMM) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gearbeitet hat.

„Im Prinzip sind Viren Gen-Fähren, die ihre Gene von einer Zelle in die nächste bringen. Uns interessiert daher, wie das Virus in Summe, aber auch die einzelnen Gene funktionieren“, so Pichlmair. Im Rahmen der Studie unter Ko-Federführung von Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie bei München ging man daran, akribisch zu analysieren, wie die Genprodukte - sprich Proteine - von SARS-CoV-2 an Zell-Proteine binden „und damit Funktionen auslösen“. Sowohl die Versuche des Erregers, die Zellen zu kapern, wie auch die Gegenmaßnahmen der Bausteine unseres Körpers lösen komplexe Protein-Signalfolgen aus.

„Wir beschreiben die Aktivitäten der einzelnen Proteine“

Mit modernen wissenschaftlichen Verfahren verfolgten die Forscher diese Abläufe in über 1.200 Proben mit. So konnten sie insgesamt 1.484 Protein-Interaktionen nachweisen und auf Basis ihrer Erkenntnisse eine frei zugängliche Datenbank erstellen. Im Endeffekt erlaubt der Zugang auch, die Interaktionen dahin gehend abzuklopfen, welchen Effekt sie in der Zelle haben. „Wir beschreiben also die Aktivitäten der einzelnen Proteine“, sagte Pichlmair: Man könne so quasi einen Schalter beobachten und dann über den gesamten ausgelösten Informationsfluss, inklusive der Veränderungen der Proteine mitverfolgen, welche Aktionen das Betätigen in SARS-CoV-2-infizierten Zellen schlussendlich auslöst.

Dieses Bild sei nun sehr genau. So konnten in dem großen Netzwerk „Hotspot“-Proteine gefunden werden, die die Erreger-Aktivitäten besonders oft ansteuern. In der Folge kann auch darüber nachgedacht werden, welche bekannten oder experimentellen Wirkstoffe auf genau diese Eiweiße und Signalwege einwirken können. Die Kunst bestehe nun darin, diese großen Netzwerke richtig zu deuten und Schlüsse daraus zu ziehen.

Als Ansatzpunkte haben sich zum Beispiel Signalwege, die mit dem zellulären Abbau (Autophagie) zusammenhängen entpuppt. Seither testen die Wissenschafter Medikamente, die in solche Abläufe eingreifen können, dahin gehend, ob sie im Zusammenhang mit SARS-CoV-2 auch antiviral wirken. „Aufgrund solcher Informationen kann man natürlich viel genauer Therapien ansetzen. Man weiß, was das Virus macht und kann dann ganz gezielt diese Signalwege modulieren“, so die Idee.

Entwicklung eines Scoring-Systems

Zur Überraschung der Wissenschafter entpuppten sich manche Wirkstoffe, die eigentlich das Virus hemmen sollten, bereits als „proviral“. Im Gegensatz dazu fand man aber auch schon etwa aus der Krebstherapie bekannte Medikamente, die das Viruswachstum einschränkten, und bisher nicht im Zusammenhang mit Covid-19 getestet wurden: „Außerdem entwickeln wir derzeit ein Scoring-System, eine Methode, um Hotspots automatisiert zu finden.“

Für Menschen, die sich fortgeschritten mit den Proteinen und dem Virus beschäftigen, soll die neue Datenbank Inspiration bereitstellen. „Für jeden Wissenschafter ist das vermutlich eine Goldgrube“, zeigte sich Pichlmair überzeugt. Man sehe hier detailliert, wie das Virus letztlich eine Zelle verändert. Das eröffne auch den Blick auf „ganz neue Sachen, die man vorher noch nie gesehen hat“. Letztlich diene dieser Forschungsansatz dem Aufbau einen größeren Bildes, das hoffentlich auch in kommenden drohenden Pandemien hilfreich ist. „Das geht auch in die zukünftige Pandemiebekämpfung hinein“ und zeige im Endeffekt auch die Wichtigkeit der Grundlagenforschung an sich, so Pichlmair.

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„Im Prinzip sind Viren Gen-Fähren, die ihre Gene von einer Zelle in die nächste bringen. Uns interessiert daher, wie das Virus in Summe, aber auch die einzelnen Gene funktionieren.“, so Andreas Pichlmair, Letztautor der Arbeit.