Gemeinsame Schwachstellen bei den drei weltweit tödlichen Coronaviren finden
In den vergangenen beiden Jahrzehnten musste die Welt mit drei für den Menschen tödlichen Coronaviren umgehen: SARS-CoV-1, MERS-CoV und das neue Virus SARS-CoV-2. Bevor die durch diese Viren verursachten Erkrankungen auftraten, wurden humane Coronaviren vor allem mit milden Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht. Die ansteigenden Todeszahlen der COVID-19-Pandemie haben mittlerweile zu globalen Maßnahmen für die Entwicklung neuer Impfstoffe und Behandlungen geführt. Doch es gibt nach wie vor keine endgültige Heilung für COVID-19, und falls sich das SARS-CoV-2-Virus weiterentwickelt, könnte es noch schwieriger sein, eine effektive Behandlung zu finden. Die drei tödlichen Coronaviren standen im Fokus einer Studie, die von einem internationalen Team aus nahezu 200 Forschenden von 44 akademischen und gewerblichen Einrichtungen in Frankreich, Deutschland, Italien, im Vereinigten Königreich und in den Vereinigten Staaten durchgeführt wurde. Das Forschungsteam untersuchte SARS-CoV-2, SARS-CoV-1 und MERS-CoV, um die molekularen Mechanismen der Coronavirus-Familie und aussichtsreiche Wirkstoffziele für weitreichende Coronavirus-Inhibitoren zu ermitteln. „Diese weitreichende internationale Studie beleuchtet erstmals die Gemeinsamkeiten und insbesondere die Schwachstellen von Coronaviren, einschließlich unserer aktuellen Herausforderung mit der SARS-CoV-2-Pandemie“, bemerkte der leitende Wissenschaftler Nevan Krogan vom Institut für quantitative Biowissenschaften der University of California in einer Pressemitteilung, die auf der Website der „Associated Press“ veröffentlicht wurde. Die Ergebnisse der Studie werden in einem Artikel vorgestellt, der in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht wurde.
Forschungsansätze
Um eine ganzheitliche Sicht auf die Interaktion von SARS-CoV-2 und anderer Coronaviren mit infizierten Wirtszellen zu gewinnen, verwendete das Forschungsteam Ansätze aus der Proteomik, Zellbiologie, Virologie, Genetik, Strukturbiologie, Biochemie sowie klinische und genomische Informationen. Zur Erweiterung ihrer Karte der Virus-Wirt-Proteininteraktionen für SARS-CoV-2 kartierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das vollständige Interaktom – den kompletten Satz an molekularen Interaktionen – von SARS-CoV-1 und MERS-CoV. Auch die zelluläre Lokalisation einzeln exprimierter Coronavirus-Proteine wurde untersucht, um wichtige Informationen über ihre Funktion zu gewinnen. Daraufhin wurde ein funktionales genetisches Screening durchgeführt, um die Wirtsproteine zu bestimmen, welche die Ausbreitung der Coronaviren im menschlichen Körper verhindern können. Zu den ermittelten Proteinen zählt das mitochondriale Außenmembranprotein Tom70, das mit dem SARS-CoV-1- und SARS-CoV-2-Protein Orf9b interagiert. Bei der Forschung wurden medizinische Abrechnungsdaten verwendet, um 738 933 Patientinnen und Patienten mit COVID-19 zu ermitteln. Diese Aufzeichnungen und genetischen Patientendaten wurden mit genetisch validierten Wirtsfaktoren kombiniert, um wichtige molekulare Mechanismen und potenziell aussichtsreiche Arzneimittelbehandlungen zu finden. „Diese Analysen demonstrieren, wie biologische und molekulare Informationen zur Behandlung von COVID-19 und anderer Viruserkrankungen in Implikationen für die reale Welt übertragen werden“, erklärte Mitautor Pedro Beltrão vom Bioinformatikinstitut des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie. „Durch eine artenübergreifende Sichtweise haben wir die Möglichkeit, umfassende Coronavirus-Therapeutika vorherzusagen, die für die Behandlung der aktuellen Pandemie effektiv sind, was unserer Überzeugung nach auch therapeutisches Potenzial für ein Coronavirus der Zukunft bietet“, führt Beltrão weiter aus, dessen vorhergehende Arbeit, die über das EU-finanzierte Projekt PhosFunc (Dissecting the functional importance of eukaryotic protein phosphorylation) unterstützt wurde, in die aktuelle Studie einfloss. Ein anderer Mitautor dieser Studie, dessen vorhergehende Forschung in diesem Bereich EU-Unterstützung erhielt, ist Marco Vignuzzi, ein Forscher am Institut Pasteur, der als leitender Wissenschaftler für die EU-finanzierten Projekte RNAVIRUSPOPDIVNVAX (RNA virus population diversity, virulence, attenuation and vaccine development) und 1toStopVax (RNA virus attenuation by altering mutational robustness) fungierte. RNAVIRUSPOPDIVNVAX nutzte Tiefensequenzierungs- und Rechenansätze zur Überwachung der Virusentwicklung. Projekt 1toStopVax führte Konzeptnachweise für eine nicht empirische Abschwächungsmethode für RNS-Viren durch. PhosFunc entwickelte genetische Ansätze zur Untersuchung der funktionalen Bedeutung der Phosphorylierung bei Hefe. Weitere Informationen: Projekt RNAVIRUSPOPDIVNVAX Projekt 1toStopVax Projekt PhosFunc
Schlüsselbegriffe
RNAVIRUSPOPDIVNVAX, 1toStopVax, PhosFunc, SARS-CoV-2, Coronavirus, COVID-19