Sars-CoV-2 kann deutlich mehr Gewebetypen und Organe befallen als anfangs angenommen. Neben den Zellen der Atemwege und Lunge erweisen sich inzwischen auch die Gewebe des Darms, der Nieren, der Blutgefäße und das Nervensystem als anfällig gegenüber einer Infektion. Wie man inzwischen weiß, nutzt das Virus für seinen Eintritt in die Zellen ein bestimmtes Oberflächenprotein der menschlichen Zellen, das sogenannte Angiotensin-konvertierende Enzym 2 (ACE2). Das Virus bindet dafür mit einem Teil seines Spike-Proteins an diese Andockstelle und diese Bindung verändert die Zellmembran so, dass es eindringen kann. Zusätzlich “assistiert” ihm dabei ein weiteres Oberflächenprotein, der Kofaktor TMPRSS2. Auch der Vorgänger von Sars-CoV-2, der Erreger der Sars-Pandemie von 2002/2003, nutzte schon den ACE2-Rezeptor als Eintrittspforte in die Zellen. Doch obwohl beide Viren den ACE2-Rezeptor nutzen, war Sars-CoV weit weniger gut übertragbar und konnte nur die unteren Atemwege befallen, nicht aber weitere Gewebetypen.
Zweite Andockstelle auf der Zelle
Eine Erklärung für diesen Unterschied könnte nun ein Forscherteam unter Leitung von Mikael Simons von der Technischen Universität München gefunden haben. „Ausgangspunkt unserer Studie war die Frage, warum Sars-CoV und Sars-CoV-2, die beide ACE2 als Rezeptor nutzen, unterschiedliche Krankheiten verursachen”, erklärt Simons. Auf der Suche nach einer Antwort verglichen die Forscher die Struktur des Spike-Proteins der beiden Viren. Dabei zeigte sich ein Unterschied: “Das SARS-CoV-2-Spike-Protein unterscheidet sich von seinem älteren Verwandten durch die Einfügung einer Furin-Spaltstelle”, erklärt Simons. Wenn das Spike-Protein an dieser Stelle aufklappt, legt es eine spezifische Aminosäuresequenz frei. “Ähnliche Spaltstellen finden sich in den Spike-Proteinen vieler anderer hochpathogener menschlicher Viren. Als wir erkannten, dass diese Furin-Spaltstelle im Sars-CoV-2-Spike-Protein vorhanden ist, dachten wir, dass uns dies zur Antwort führen könnte”, so Simons.
Von der durch die Furin-Spaltstelle freigelegten Sequenz weiß man, dass sie an weitere Rezeptoren auf den Zellen binden kann, die sogenannten Neuropiline. Das weckte die Frage, ob möglicherweise auch das aktuelle Coronavirus diese Zelloberflächenproteine als zusätzliche Andockstellen nutzt. Um das zu klären, führten die Wissenschaftler Zellkultur-Tests durch. Sie setzen dafür Zellen dem Virus aus, die entweder nur ACE2 und TMPRSS2, nur Neuropilin-1 oder aber alle drei Rezeptoren trugen. Dabei zeigte sich, dass es dem Virus mit Neuropilin-1 allein nicht gelang, die Zellen zu infizieren. Doch wenn Neuropilin zusätzlich zu ACE2 und TMPRSS2 anwesend war, lag die Infektionsrate deutlich höher als bei Zellen nur mit den beiden schon bekannte Andockstellen. Die Forscher schließen daraus, dass Neuropilin-1 in der Lage ist, die Infektion in Begleitung von ACE2 zu fördern.
