Neuropilin Protein erleichtert den Zugang von Sars-CoV-2 in die Zellen

Von Charlie Meier

Es ist bekannt, dass das Coronavirus SARS-CoV-2 Zellen über den Rezeptor ACE2 infiziert, aber das Neuropilin Protein kann das auch. Ein internationales Forschungsteam unter deutsch-finnischer Koordination hat nun Neuropilin-1 als so einen Faktor identifiziert. Dieses Membranprotein kann nämlich den Eintritt von Coronaviren in das Zellinnere erleichtern. Es ist in den respiratorischen und olfaktorischen Epithelien lokalisiert. Dies könnte eine strategisch wichtige Lokalisierung sein, die zur Infektiosität und Ausbreitung von COVID-19 beiträgt. Experten des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), der Technischen Universität München, des Universitätsklinikums Göttingen, der Universität Helsinki und anderer Forschungseinrichtungen haben ihre Ergebnisse nun in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Türöffner für Infektionen –  Neuropilin Protein

neuropilin protein treibt infektiosität von sars cov 2 in die zellen voran

Das Coronavirus kann verschiedene Organe wie Lunge und Nieren befallen und so auch neurologische Symptome auslösen. Diese schließen einen vorübergehenden Geruchs- und Geschmacksverlust ein. Das Spektrum der Symptome der assoziierten Krankheit, bekannt als COVID-19, ist daher recht komplex. Ein verwandtes Virus, SARS-CoV, führte 2003 zu einem viel geringeren Ausbruch, möglicherweise weil die Infektion auf die unteren Atemwege beschränkt war. Dadurch wurde das Virus weniger übertragbar. Im Gegensatz dazu infiziert SARS-CoV-2 zusätzlich die oberen Atemwege, einschließlich der Nasenschleimhaut. Es breitet sich infolgedessen schnell durch aktive Virusausscheidung aus, wie zum Beispiel beim Niesen.

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Der Tropismus spiegelt die Fähigkeit eines Virus wider, bestimmte Zelltypen in verschiedenen Organen zu infizieren. Dieser wird durch die Verfügbarkeit von Andockstellen, sogenannten Rezeptoren, auf der Oberfläche von Zellen bestimmt. Die Rezeptoren ermöglichen das Andocken an und das Eindringen in die Zellen. Der Ausgangspunkt dieser Studie war die Frage, warum SARS-CoV und SARS-CoV-2, die ACE2 als Rezeptor verwenden, unterschiedliche Krankheiten verursachen. Dies erklärte Mikael Simons, Forschungsgruppenleiter am DZNE-Standort München und Professor für molekulare Neurobiologie an der Technischen Universität München. Sein Team war an den aktuellen Studien, zusammen mit der Gruppe von Giuseppe Balistreri an der Universität Helsinki, beteiligt.

Studienergebnisse

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Um zu verstehen, wie diese Unterschiede erklärt werden können, haben die Forscher die viralen „Spike-Proteine“ untersucht. Diese sind nämlich für den Viruseintritt wesentlich. Das SARS-CoV-2-Spike-Protein unterscheidet sich von seinem älteren Verwandten durch die Insertion einer Furin-Spaltstelle. So erläuterte Simons diesen Prozess. Ähnliche Sequenzen finden sich in den Spike-Proteinen vieler anderer hoch pathogener menschlicher Viren. Wenn Proteine ​​durch Furin gespalten werden, wird eine spezifische Aminosäuresequenz an ihrem gespaltenen Ende freigelegt. Solche Furin-gespaltenen Substrate weisen ein charakteristisches Muster auf. Von diesem ist bekannt, dass es an der Zelloberfläche an ein Neuropilin Protein bindet. Experimente mit im Labor kultivierten Zellen in Verbindung mit künstlichen Viren, die SARS-CoV-2 imitieren, sowie natürlich vorkommenden Viren zeigen, dass Neuropilin-1 die Infektion in Gegenwart von ACE2 fördern kann. Durch spezifisches Blockieren von Neuropilin-1 mit Antikörpern wurde die Infektion unterdrückt.

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Zusätzliche Experimente an Mäusen zeigten, dass Neuropilin-1 somit den Transport winziger Partikel in Virusgröße aus der Nasenschleimhaut zum Zentralnervensystem ermöglicht. Diese Nanopartikel wurden chemisch so konstruiert, dass sie an Neuropilin-1 binden. Wenn die Nanopartikel der Nase der Tiere verabreicht wurden, erreichten sie innerhalb weniger Stunden Neuronen und Kapillargefäße des Gehirns. Es ist sehr wahrscheinlich, dass so ein Weg bei den meisten Patienten vom Immunsystem unterdrückt wird. Vermutlich fängt Neuropilin-1 das Virus ab und leitet es an ACE2 weiter. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um dieses Problem zu klären. Es ist derzeit zu früh, um zu spekulieren, ob eine Blockierung von Neuropilin möglich ist. Nach dieser Studie wäre für die Medizin aber so ein therapeutischer Ansatz sehr praktikabel und sollte in zukünftigen Studien berücksichtigt werden.

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