Neuer Infektionsmechanismus von Coronaviren entdeckt

Forschende der Medizinischen Fakultät Heidelberg und des Universitätsklinikums Heidelberg untersuchen die molekularen Zusammenhänge, die die Infektion und Ausbreitung von SARS-CoV-2 begünstigen. Ihre Ergebnisse bieten einen Ansatzpunkt für die Entwicklung antiviraler Therapien.

Das Virus SARS-CoV-2 löst in den infizierten Zellen eine Stressreaktion aus, die das Eindringen des Virus in die Zellen erleichtert. Auf der Suche nach dem zugrundeliegenden molekularen Mechanismus identifizierten Forschende der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg und des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD) in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) sowie der Universität Bristol einen zellulären Faktor mit dem Namen NUAK2. Dessen Menge wird durch die SARS-CoV-2 vermittelte Stressreaktion erhöht und er begünstigt den Eintritt und die Ausbreitung des Coronavirus in menschlichen Zellen. Damit könnte NUAK2 ein neuer Ansatzpunkt für die Entwicklung antiviraler Wirkstoffe sein.

Das Forschungsteam um Prof. Ralf Bartenschlager, Leiter der Abteilung Molekulare Virologie, Zentrum für Infektiologie am UKHD, und seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Dr. Vibhu Prasad hat NUAK2 in In-vitro-Experimenten blockiert. Für die Experimente verwendeten sie die Zelllinie Calu-3 – eine Zelllinie, die aus humanen Lungenkrebszellen gewonnen wurde und sehr empfänglich für Coronaviren ist, ohne dass die ektopische Expression von Eintrittsfaktoren erforderlich ist. Die Blockade von NUAK2 verminderte in diesen Zellen das Eindringen von SARS-CoV-2-Partikeln, da NUAK2 die Menge an Angiotensin-Converting-Enzym-2 (ACE2) – dem Rezeptor für das Virus – reguliert. „Darüber hinaus zeigten unsere Untersuchungen, dass eine erhöhte NUAK2-Konzentration in infizierten Zellen die Anzahl an Rezeptoren auch in nichtinfizierten Zellen erhöhte. Dadurch wurden auch diese Zellen verstärkt mit dem SARS-CoV-2 infiziert“, berichtet Dr. Vibhu Prasad.

Und nicht nur bei SARS-CoV-2 ließen sich diese Zusammenhänge nachweisen, sondern auch bei anderen Coronavirus-Arten wie beispielsweise dem humanen Coronavirus-229E – dem „Erkältungsvirus“ – und dem sehr gefährlichen MERS-Coronavirus, das von Kamelen auf den Menschen übertragen werden kann.

„Die Forschungsergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die komplizierten Mechanismen der SARS-CoV-2-Infektion und -Ausbreitung. Das Verständnis der Rolle von NUAK2 eröffnet neue Wege für therapeutische Maßnahmen. Indem wir den NUAK2-regulierten Viruseintritt unterbrechen, können wir möglicherweise die Ausbreitung des Virus verhindern und dadurch die Auswirkungen von Coronaviren abmildern“, sagt Bartenschlager. Die Ergebnisse der Forschungsgruppe erschienen im Fachmagazin „Molecular Cell“.