Eine einzige Veränderung eines wichtigen viralen Proteins könnte dem Coronavirus hinter COVID-19 geholfen haben, den Sprung vom Tier zum Menschen zu schaffen und das Virus auf den Weg zu der Geißel zu machen, die es heute ist.
Diese Mutation scheint dem Spike-Protein des Virus zu helfen, sich stark an die menschliche Version eines Wirtsproteins namens ACE2 zu binden, das das Virus verwendet, um in Zellen einzudringen und diese zu infizieren, berichten Forscher vom 6. Juli in Zelle. Diese Fähigkeit, sich an die menschlichen Zellen zu binden, war bei dem mutierten Virus stärker als bei anderen Coronaviren, denen die Veränderung fehlte. Darüber hinaus vermehrt sich das mutierte Virus in im Labor gezüchteten menschlichen Lungenzellen besser als frühere Versionen des Virus.
„Ohne diese Mutation wäre die Pandemie meiner Meinung nach nicht so passiert“, sagt James Weger-Lucarelli, Virologe an der Virginia Tech in Blacksburg. Die weltweite Ausbreitung des Coronavirus sei möglicherweise weniger wahrscheinlich gewesen, sagt er.
Woher genau das Coronavirus stammt, ist immer noch ein Rätsel, das Forscher versuchen zu lüften (SN: 18.03.21). Aber herauszufinden, wie ein Tiervirus die Fähigkeit erlangt hat, Menschen zu infizieren, könnte Forschern helfen, Wege zu finden, um ein erneutes Auftreten zu verhindern, beispielsweise mit antiviralen Mitteln oder Impfstoffen, sagt Weger-Lucarelli.
Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mutation wichtig ist, aber „es ist möglicherweise eine von mehreren“ Veränderungen, die den Sprung vom Tier zum Menschen möglich gemacht haben, sagt Andrew Doxey, ein Computerbiologe an der University of Waterloo in Kanada, der nicht an der Studie beteiligt war . “Es ist nicht unbedingt die einzige Mutation.”
Der Virologe Ramón Lorenzo Redondo stimmt dem zu. Die Forscher verwendeten einen Ansatz, der normalerweise nicht für Viren verwendet wird, sagt Redondo von der Northwestern University Feinberg School of Medicine in Chicago. Das bedeutet, dass die Methode möglicherweise andere wichtige Mutationen übersehen hat.
In der Studie analysierten Weger-Lucarelli und Kollegen mehr als 182.000 genetische Baupläne des Coronavirus auf der Suche nach Anzeichen von Mutationen, die dem Virus geholfen haben könnten, sich an den Menschen anzupassen und sich unter ihm auszubreiten. Das Team verglich Veränderungen in den Bausteinen oder Aminosäuren des Spike-Proteins des Virus mit vier Coronaviren von Fledermäusen oder Schuppentieren, die Menschen nicht infizieren. Die Wissenschaftler identifizierten einen Austausch, der die Aminosäure Threonin, die in den tierischen Viren enthalten ist, durch die Aminosäure Alanin ersetzte, die im Coronavirus enthalten ist, das COVID-19 verursacht.
Die Forscher sagen voraus, dass die Mutation mit dem Namen T372A einige Zucker entfernt, die das Spike-Protein umhüllen. Diese Zucker könnten „im Weg stehen“, sagt Weger-Lucarelli, sodass das Virus durch deren Entfernung einen besseren Zugang zu ACE2 hat, um in die Zellen einzudringen.
Experimente legen nahe, dass das stimmt. Sobald ein Virus mit Alanin in im Labor gezüchtete menschliche Lungenzellen eindringt, repliziert es mehr als Versionen mit Threonin, fand das Team. In Zukunft wollen die Forscher untersuchen, welche Rolle andere Mutationen bei der Anpassung eines Tiervirus an den Menschen gespielt haben könnten.
Es ist unklar, wann das Virus die T372A-Mutation erworben hat, sagt Arinjay Banerjee, ein Virologe der Organisation für Impfstoffe und Infektionskrankheiten an der University of Saskatchewan in Saskatoon, Kanada, der nicht an der Studie beteiligt war. Ein Fledermaus-Coronavirus mit einem Threonin an dieser Stelle hat möglicherweise zuerst Menschen infiziert und dann schnell ein Alanin angenommen, was dazu beiträgt, dass das Virus effizienter zwischen den Menschen übertragen wird. Oder es ist möglich, dass das Alanin vor dem Sprung in Fledermäusen oder in einem anderen Tier aufgetaucht ist.
„Diese Fragen sind, glaube ich, noch offen“, sagt Banerjee.