Inzwischen ist bekannt, dass Sars-CoV-2 viele verschiedene Zelltypen in unserem Körper angreifen kann. Die Spanne reicht von den Zellen der Atemwegsschleimhäute und Lunge über Herz- und Darmzellen bis hin zu den Zellen des Nervensystems und Gehirns. Das Coronavirus nutzt dabei mehrere Proteine auf der Zelloberfläche, darunter den ACE2-Rezeptor, aber auch “Hilfs-Türöffner” wie Neuropilin-1 und Cathepsin. Mit der Bindungsstelle an seinem krönchenartigen Spike-Protein dockt Sars-CoV-2 an diese Zellrezeptoren an und löst dadurch Prozesse aus, die ihm den Eintritt in das Zellinnere ermöglichen. Was allerdings danach geschieht, ist bisher nur in groben Zügen bekannt. Klar ist, dass das Coronavirus wie alle Viren die Zellmaschinerie dazu bringt, statt zelleigener Moleküle nun seine RNA und Proteine zu vervielfältigen und zu produzieren. Als Folge dieser “feindlichen Übernahme” sterben die befallenen Zellen meist nach 24 bis 48 Stunden ab.
Membranklau bei Zellorganellen
Um herauszufinden, was zwischen Zelleintritt von Sars-CoV-2 und Tod der Zelle in ihrem Inneren geschieht, haben Mirko Cortese von der Universität Heidelberg und seine Kollegen modernste bildgebende Verfahren eingesetzt, darunter Ionenstrahl-Elektronenmikroskopie und Elektronen-Tomografie. Diese erlaubten es ihnen, die morphologischen Veränderungen in infizierten Zellen mitzuverfolgen und in 3D-Rekonstruktionen abzubilden. “Wir liefern entscheidende Einblicke in virusinduzierte Strukturveränderungen in den untersuchten menschlichen Zellen”, erklärt Seniorautor Ralph Bartenschlager von der Universität Heidelberg. “Um Medikamente zu entwickeln, welche die virale Replikation unterdrücken und damit auch die Folgen der Infektion und des virusinduzierten Zelltods, ist es entscheidend, die biologischen Mechanismen, die den Replikationszyklus des Virus antreiben, besser zu verstehen.”
Die Analysen enthüllten, dass das Coronavirus das Zellinnere radikal umbaut. Schon rund sechs Stunden nach der Infektion sind im Zellplasma membranumhüllte Bläschen zu erkennen, die im Verlauf der Zeit größer und zahlreicher werden. “Der Innenraum dieser Vesikel enthält Zwischenstadien der Virusreplikation in Form doppelsträngiger RNA und auch fertig synthetisierte RNA-Stränge – das belegt, dass diese Blasen die Orte der viralen Erbgutsynthese sind”, berichten Cortese und seine Kollegen. Die Membranen für diese blasenartigen Virenfabriken nimmt sich das Virus vom endoplasmatischen Retikulum (ER), einem System von membranumhüllten Kanälchen und Zisternen, das den Zellkern umhüllt und das Zellinnere durchzieht. Wie die 3D-Rekonstruktionen zeigten, nutzt das Virus einen Teil dieser Membrankanälchen, um seine Vesikel zu bestücken und miteinander zu verbinden.
