Wichtiger Schritt für die Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen gegen Corona: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Campus Riedberg und von internationalen Partnerlaboren ist es gelungen, die Baupläne von 23 der 30 Proteine des Virus zu entschlüsseln und diese in großen Mengen herzustellen.
Die Laboranleitungen und die dafür erforderlichen gentechnischen Werkzeuge stehen jetzt Forscherinnen und Forschern der ganzen Welt frei zur Verfügung, wie die Goethe-Universität betont.
Wenn das SARS-CoV-2-Virus mutiert, bedeutet das zunächst einmal nur eine Änderung im Virenbauplan. Die Mutation führt dazu, dass zum Beispiel an einer Stelle in einem Virus-Protein eine Aminosäure ausgetauscht wird. Um schnell abschätzen zu können, welche Auswirkung diese Änderung hat, ist ein dreidimensionales Bild des Virus-Proteins extrem hilfreich.
Forschung in Frankfurt – und rund um den Globus
Forscherinnen und Forscher der Goethe-Universität Frankfurt und der TU Darmstadt haben bereits zu Beginn der Pandemie damit begonnen, sich international zu vernetzen. Ihr Ziel: die dreidimensionalen Strukturen von SARS-CoV-2-Molekülen mithilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) zu beschreiben. Dabei werden Moleküle zunächst mit speziellen Atomsorten (Isotopen) markiert und dann einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Mittels NMR kann dann auch im Detail geschaut werden, wie sich potenzielle Wirkstoffe an die Proteine binden. Dies geschieht unter anderem am Biomolekularen Magnet-Resonanz-Zentrum der Goethe-Universität. Grundvoraussetzung ist jedoch, große Mengen der Proteine in hoher Reinheit und Stabilität sowie korrekter Faltung für die vielen Tests zu produzieren.
Dr. Martin Hengesbach (links) und Dr. Andreas Schlundt am Kernspinresonanz-Spektrometer der Goethe-Universität Frankfurt Foto: Uwe Dettmar / Goethe-Universität
Das Netzwerk, das von Prof. Harald Schwalbe vom Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie der Goethe-Universität koordiniert wird, umspannt den ganzen Globus. Die Erstellung von Laboranleitungen für die Proteine ist bereits der zweite Meilenstein. Das Virus besteht neben den Proteinen aus RNA, und das Konsortium konnte bereits im vergangenen Jahr alle wichtigen RNA-Fragmente zugänglich machen. Damit wurde auch die weitere Suche nach Impfstoffen beschleunigt.
Corona-Proteine können jetzt im Labor hergestellt werden
Mit der Expertise von 129 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es nun gelungen, 23 der insgesamt knapp 30 Proteine von SARS‑CoV‑2 komplett oder in wichtige Teilen „im Reagenzglas“ herzustellen, und zwar in großen Mengen.
Dr. Martin Hengesbach vom Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie der Goethe-Universität erläutert: „Wir haben die funktionellen Einheiten der Proteine so isoliert, dass ihre Struktur, ihre Funktion und ihre Interaktionen nun von uns selbst und anderen charakterisiert werden können. Damit liefern wir die Arbeitsvorschriften, mit deren Hilfe Labore weltweit schnell an SARS‑CoV‑2-Proteinen und auch den kommenden Mutanten arbeiten können.“
„Wir beschleunigen die Suche nach Wirkstoffen weltweit“
Dr. Andreas Schlundt vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universität meint: „Mit unseren Arbeiten beschleunigen wir die weltweite Suche nach Wirkstoffen: Entsprechend ausgerüstete wissenschaftliche Labore müssen nicht mehrere Monate lang Systeme zur Herstellung und Untersuchung der SARS-CoV-2-Proteine etablieren und optimieren, sondern können nun dank unserer Laborprotokolle innerhalb von zwei Wochen mit ihren Forschungsarbeiten beginnen.“
Die Forschungsarbeiten an der Goethe-Universität wurden und werden mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie des Goethe-Corona-Fonds gefördert.
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