Weltweit sucht die medizinische Forschung nach Möglichkeiten, wie man die Vermehrung von SARS-CoV2 mithilfe von Medikamenten verhindern kann. Ein Team der Universität Lübeck dürfte hierfür einen vielversprechenden Ansatz gefunden haben. Mithilfe des hochintensiven Röntgenlichts der Berliner Synchrotronquelle BESSY II haben sie die dreidimensionale Architektur der viralen Hauptprotease von SARS-CoV-2 entschlüsselt. Dieses Protein spielt bei der Vermehrung des Virus eine zentrale Rolle.

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

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“
Dr. Manfred Weiss, Leiter der Gruppe makromolekulare Kristallographie am HZB.

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 helfen bei der Wirkstoffentwicklung

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.

Publikation
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.
in
bioRxiv, vorab publiziert (ohne Peer Review), damit die Daten und Ergebnisse allen Forschenden weltweit zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse sollen am 20.03.2020 (mit Peer Review) in Science publiziert werden.