Die aus der Hülle des Coronavirus Sars-CoV-2 hervorragenden “Krönchen” sind sowohl für das Virus als auch für unser Immunsystem entscheidend. Denn an diesen Spike-Proteinen sitzt die Bindungsstelle, mit der Sars-CoV-2 an den ACE2-Rezeptor auf unseren Atemwegs- und Lungenzellen andockt. Dabei gibt es jedoch eine Besonderheit: Im Normalzustand ist die Bindungsstelle des Spike-Proteins geschützt und für Angriffe von außen unzugänglich. Erst kurz bevor das Coronavirus an die Zelle bindet, verändert es die Konfiguration des Proteins, klappt es auf und bringt sich so in eine für den Zellrezeptor passende Form. Diese Konfigurationsänderung erschwert es dem Immunsystem, die Bindungsstelle des Virus schon beim Eintritt in den Körper anzugreifen und dafür passende Antikörper zu produzieren. Bisherige Studien zum Spike-Protein von Sars-CoV-2 hatten zudem ergeben, dass die Bindungsstelle anderer, eng verwandter Coronaviren wie Mers und Sars zwar ähnlich, aber nicht identisch sind. Das legte nahe, dass Medikamente und Impfstoffe gegen diese Vorgängerviren wahrscheinlich nicht gegen das neue Coronavirus wirken.
Sars-Antikörper passt auch auf Sars-CoV-2
Doch es gibt einen weiteren Aspekt, der für die Entwicklung neuer Impfstoffe und Heilmittel gegen das Coronavirus entscheidend sein könnte: Man muss wissen, wo genau die vom Körper gegen Sars-CoV-2 produzierten Antikörper am Virusprotein andocken. “Unser Ziel ist es daher, strukturelle Information zu den Antikörpern und ihren Bindungsstellen zu erhalten und das dann zu nutzen, um die Impfstoffentwicklung gegen Sars-CoV-2 voranzubringen”, erklärt Nicholas Wu vom Scripps Research Institute im kalifornischen La Jolla, der gemeinsam mit seinem Kollegen Meng Yuan Erstautor der Studie ist. Um diese Informationen zu erhalten, verwendeten Wu und sein Team einen Antikörper, der nach der Sars-Epidemie im Jahr 2006 aus einem ehemals mit diesem Virus infizierten Patienten isoliert worden war. Ausgangspunkt dafür war ein Bericht chinesischer Forscher, die Anfang dieses Jahres eine Reaktion dieses CR3022 genannten Antikörpers auch auf das neue Sars-CoV-2 beobachtet hatten. Um zu klären, wie dies trotz der bestehenden Unterschiede beider Viren möglich ist, haben Wu und seine Kollegen die Interaktion dieses Antikörpers mit dem Spike-Protein von Sars-CoV-2 erstmals mit fast atomgenauer Auflösung entschlüsselt.
Die kristallografischen Analysen ergaben Überraschendes. Denn der Antikörper dockt nicht wie erwartet an der für die Zellbindung genutzten Stelle des Spike-Proteins an. “Interessanterweise gibt es keine Überlappung zwischen dem Epitop des Antikörpers und der ACE2-Bindungsstelle des Proteins”, berichten die Forscher. Damit verhalte sich dieser Antikörper anders als die meisten bislang gegen Sars bekannten. Stattdessen bindet CR3022 an eine andere Stelle des Virenproteins, die sich zwischen Sars und Sars-CoV-2 offenbar nur in vier Aminosäuren unterscheidet. Das könnte erklären, warum es diese Kreuzreaktion des Antikörpers bei beiden verwandten Viren gibt. Offenbar ist der Proteinteil, auf den dieser Antikörper angepasst ist, für die Coronaviren so wichtig, dass er sich auch bei neuen Virenformen kaum verändert. “Damit liefert unsere Studie neue Einblicke darin, wie Sars-CoV-2 von der Antikörper-Immunantwort angegriffen werden kann und sie enthüllt ein verborgenes Epitop, das Sars und Sars-CoV-2 gemeinsam haben”, berichten die Forscher.
