Wissenschaftler haben eine raffinierte Strategie entdeckt, mit der SARS-CoV-2, das Virus, das Covid-19 verursacht, seine Infektiosität erhöht.
Das Team der Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz konzentrierte sich auf das berüchtigte Spike-Protein des Virus, das es ihm ermöglicht, in menschliche Zellen einzudringen und diese zu infizieren.
Bei der Infektion eines Wirts manipuliert SARS-CoV-2 dessen Zellmaschinerie, um ein Enzym zu modifizieren, das dann die Fähigkeit von Spike, in andere Zellen einzudringen, beschleunigt. Das als ZDHHC20 abgekürzte Enzym markiert Proteine normalerweise mit einem kleinen Fettmolekül, das ihre Funktionsweise verändert.
Bei einer Infektion übernimmt das Virus jedoch das ZDHHC20-Enzym, wie aus der in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie hervorgeht.
„In unserer vorherigen Arbeit haben wir das Enzym entdeckt, das das Spike-Protein von SARS-CoV-2 modifiziert – es fügt ihm Lipide hinzu – und dieses ist für die Fusion des Virus mit Zielzellen unerlässlich“, sagte Gisou van der Goot von der EPFL Fakultät für Biowissenschaften.
„Was wir jetzt zeigen, ist, dass das Virus tatsächlich eine Optimierung des Enzyms auslöst, indem es eine Veränderung in der Transkription seines Gens induziert“, fügte van der Goot hinzu.
Bei der Analyse der Auswirkungen von SARS-CoV-2 auf das Gen (zdhhc20) stellten die Forscher fest, dass das Virus eine Veränderung seiner Transkriptionsstartstelle auslöst – dem Teil eines Gens, in dem der Prozess des „Einlesens“ in ein Protein beginnt.
Sie untersuchten sowohl Zellen im Labor als auch lebende Organismen und bestätigten, dass diese „Transkriptionsänderung“ ein Enzym mit 67 zusätzlichen Aminosäuren produziert. Dies reicht aus, um seine Lipid-addierende Aktivität bei einem Anstieg um das 37-fache zu steigern, was zu einer stark erhöhten viralen Infektiosität führt.
Das Team nutzte außerdem metabolische Markierung, Western Blot und Immunfluoreszenz, um Proteine sichtbar zu machen und zu quantifizieren und sich einen umfassenden Überblick über die manipulativen Taktiken des Virus zu verschaffen.
Bei genauerer Betrachtung fanden die Forscher heraus, dass diese Veränderung im Transkriptionsstart von Genen etwas zu sein scheint, was Zellen normalerweise als Reaktion auf Stress oder Herausforderungen tun – im Fall der Studie chemisch induzierte Kolitis.
Dies bedeutet, dass SARS-CoV-2 einen bereits bestehenden Reaktionsweg auf Zellschäden kapert, um mehr infektiöse Viren zu erzeugen.
Die Entdeckung unterstreicht die Taktiken von SARS-CoV-2 zur Steigerung seiner Infektiosität, bietet eine Blaupause für mögliche Behandlungen und legt nahe, dass andere Viren ähnliche Strategien zur Kooptation der Wirtsabwehr nutzen könnten.
Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die zelluläre Reaktion, die das Virus auslöst, eine allgemeine Reaktion auf verschiedene Belastungen sein könnte, was die Ergebnisse der Studie über eine Virusinfektion hinaus erweitert.