SARS-CoV-2

Coronavirus: BESSY II-Daten beschleunigen die Suche nach Wirkstoffen

Weltweit sucht die medizinische Forschung nach Möglichkeiten, wie man die Vermehrung der Coronaviren mithilfe von Medikamenten verhindern kann. Ein Team der Universität Lübeck hat dafür einen vielversprechenden Ansatz gefunden.

Coronavirus-Protease

Schematische Darstellung der Coronavirus-Protease. | HZB

Ein Coronavirus hält die Welt in Atem. SARS-CoV-2 ist hochansteckend und kann schwere Lungenentzündung mit Atemnot (COVID-19) verursachen. Weltweit forschen Teams daran, Wirkstoffe gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln. Wichtig ist dafür die Strukturanalyse von Makromolekülen, die im Virus eine Funktion ausüben. Diese Funktion hängt eng mit der dreidimensionalen Architektur des Makromoleküls zusammen. Kennt man diese dreidimensionale Architektur, kann man gezielt Angriffspunkte für Wirkstoffe identifizieren.

Vermehrung der Viren stoppen

Mithilfe des hochintensiven Röntgenlichts der Berliner Synchrotronquelle BESSY II haben Wissenschaftler die dreidimensionale Architektur der viralen Hauptprotease von SARS-CoV-2 entschlüsselt.

Spezielles Protein für die Vermehrung

Für die Vermehrung der Viren ist ein spezielles Protein zuständig: die virale Hauptprotease (Mpro oder auch 3CLpro). Nun hat ein Team um Prof. Dr. Rolf Hilgenfeld, Universität Lübeck, die dreidimensionale Architektur der Hauptprotease von SARS-CoV-2 entschlüsselt. Die Forscher haben dafür das hochintensive Röntgenlicht der Anlage BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin genutzt.

Fast-Track-Zugang an BESSY II

„Speziell für solche hochaktuellen Fragestellungen ermöglichen wir einen ‚Fast-Track-Zugang‘ zu unseren Instrumenten“, sagt Dr. Manfred Weiss, der die Gruppe makromolekulare Kristallographie am HZB leitet. An den sogenannten MX-Instrumenten, die die Gruppe betreut, können winzigste Proteinkristalle mit hochbrillantem Röntgenlicht durchleuchtet werden. Die Bilder enthalten Informationen zur dreidimensionalen Architektur der Proteinmoleküle. Mit Hilfe von Computerprogrammen lassen sich die komplexe Gestalt des Proteinmoleküls sowie seine Elektronendichte berechnen.

Ergebnisse können bei der Wirkstoffentwicklung helfen

Daraus ergeben sich nun konkrete Ansatzpunkte, um Wirkstoffe zu entwickeln. Diese könnten gezielt an Schwachstellen des Makromoleküls andocken und seine Funktion behindern. Rolf Hilgenfeld ist ein weltweit anerkannter Experte auf dem Gebiet der Virologie und hat bereits während der SARS-Pandemie 2002/2003 einen Hemmstoff gegen diese Virensorte entwickelt. 2016 gelang es ihm, ein Enzym des Zikavirus zu entschlüsseln.

 

Literatur:

Linlin Zhang, Daizong Lin, Xinyuanyuan Sun, Katharina Rox, Rolf Hilgenfeld: X-ray Structure of Main Protease of the Novel Coronavirus SARS-CoV-2 Enables Design of α-Ketoamide Inhibitors. Die Arbeit ist vorab in biorxiv.org (ohne peer review) publiziert, damit die Daten und Ergebnisse allen Forschenden weltweit zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse werden am 20.03.2020 (mit Peer Review) in Science publiziert.


Quelle: idw/Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH