Covid-19 So sieht das Coronavirus aus: Sars-CoV-2 hat weniger Spikeproteine als Sars-1

Wie sähe das Coronavirus aus, wenn man es deutlich vergrößern würde? Das zeigt ein neues Modell von Sars-CoV-2, für das Forschende der Uni Hamburg alle verfügbaren Daten ausgewertet haben.

Computergrafik eines Coronavirus, eine kleine braune Kugel mit gelben Punkten darauf, davon abstehend ein gutes duzend dunkelgrüner Corona Spikeproteine, die wie Bäumchen aussehen.
Neues Modell von Sars-CoV-2: Es ist noch kleiner als gedacht und die Anzahl der Stacheln ist deutlich geringer als bisher angenommen. Bildrechte: UHH/Thorn

Forschende der Universität Hamburg haben ein neues Modell des Pandemie-Virus Sars-CoV-2 erstellt. Auf Basis anderer Studien errechneten sie, wie groß das Virus und seine Hülle in etwa sind, wie viele Stachel-, bzw. Spikeproteine darauf angeordnet sind und wie die verschiedenen Teile des Virus zusammenspielen. Bei der neuen Auswertung der vorhandenen Daten ergaben sich für die Forscher durchaus neue Erkenntnisse.

Neues Coronavirus: Weniger Spikes als Sars-CoV-1

So mussten im neuen Modell etwa Annahmen zur Zahl der Spikeproteine korrigiert werden. Frühere Studien waren davon ausgegangen, dass Sars-CoV-2 seinem Vorgänger Sars-1 stark ähnlich ist. Jetzt aber zeigte sich, dass Sars-CoV-2 viel weniger Spikes/Stacheln besitzt als sein Vorgänger, nur etwa 25 statt 100. Diese Stacheln sind sehr biegsam und schwimmen in der Virushülle. Das Team um Biophysikerin Andrea Thron hat zudem ein 3D-Modell des Virus online gestellt. Damit ist es sogar möglich, das Virus mit einem 3D-Drucker herzustellen.

Aus den Abbildungen nicht direkt ersichtlich ist, wie klein die Viren im Vergleich zu Zellen sind. Das zeigen aber schon früher veröffentlichte Aufnahmen, die mit Hilfe eines Elektronenmikroskops gemacht wurden. Hier kann man gut erkennen, dass die Viren im Vergleich zur Zelloberfläche nur winzige Punkte sind. Schon frühere Berechnungen hatten so gezeigt, dass die gesamte Menschheit von nur wenigen hundert Gramm bis höchstens zehn Kilogramm Virusmasse betroffen ist.

Apoptotische Zelle, schwer befallen von SARS-COV-2-Viren
Größenverhältnisse: Eine absterbende Zelle (in blau) ist von zahlreichen Coronavirus (rot) übersät. Bildrechte: IMAGO / ZUMA Wire

Virus nutzt elektrische Ladungsverhältnisse, um sich an Zellen anzuheften

Viren verfügen generell nicht über einen eigenen Stoffwechsel und können sich ohne die Hilfe einer Wirtszelle nicht fortpflanzen. Sie können auch ihre Bewegungen nicht steuern. Die einzelnen Viruspartikel lassen sich stattdessen von Strömungen treiben, etwa durch die Atemluft oder im Körper durch die Zirkulation von Körperflüssigkeiten. Sars-CoV-2 erkennt die richtigen Zellen daran, dass sie auf der Hülle ein Enzym namens ACE-2 tragen, an das das Virus andocken kann.

Das Andocken funktioniert, weil das Virus an seiner sogenannten Rezeptorbindungsdomäne Eiweißmoleküle hat, die von ihren elektrischen Ladungsverhältnissen genau zu dem ACE-2 passen. Man kann also sagen, dass das Virus sich mit Hilfe magnetischer Kräfte an die Zelle heftet. Danach wirken verschiedene Enzyme auf der Oberfläche des Virus zusammen, die die Spikeproteine schneiden und schließlich den eigentlichen Verschmelzungsmechanismus auslösen.

Video zeigt den Vorgang bei der Infektion

Wie dieser Mechanismus abläuft, haben mehre Forscherteams unter Beteiligung von Andrea Thorn und ihrem Team bereits in einem früher veröffentlichten Video gezeigt. Thorn und ihr Team untersuchen generell, wie das Virus aufgebaut ist, wie es in Zellen wirkt und welche Folgen Mutationen für die Funktion des Virus haben.

(ens)

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