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. Bei der NMR-Spektroskopie werden Moleküle zunächst mit speziellen Atomsorten (Isotopen) markiert und dann einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Mittels NMR kann dann auch mit hohem Durchsatz im Detail geschaut werden, wie potenzielle Wirkstoffe an virale Proteine binden. Dies geschieht unter anderem am Biomolekularen Magnet-Resonanz-Zentrum (BMRZ) der Goethe Universität. Grundvoraussetzung ist jedoch, große Mengen der Proteine in hoher Reinheit und Stabilität sowie korrekter Faltung für die vielen Tests zu produzieren.
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 von SARS-CoV-2 zugänglich machen. Mit der Expertise von 129 Kollegen ist es nun gelungen, 23 der insgesamt knapp 30 Proteine von SARS CoV 2 komplett oder in wichtigen Teilen "im Reagenzglas" herzustellen und aufzureinigen, und zwar in großen Mengen.
Dazu wurden die genetischen Informationen für diese Proteine in kleine, ringförmige DNA-Stücke (Plasmide) eingebaut. Diese Plasmide konnten dann zur Proteinproduktion in Bakterien eingeschleust werden. Einige spezielle Proteine wurden daneben in zellfreien Systemen hergestellt. Ob diese Proteine nach ihrer Isolierung und Anreicherung noch immer korrekt gefaltet waren, wurde unter anderem durch NMR-Spektroskopie bestätigt.
Dr. Martin Hengesbach vom Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie der Goethe-Universität erläutert: "Wir haben die funktionellen Einheiten der SARS-CoV-2-Proteine so isoliert, dass ihre Struktur, ihre Funktion und ihre Interaktionen nun von uns selbst und anderen charakterisiert werden können. Damit liefern wir in unserem großen Konsortium die Arbeitsvorschriften, mit deren Hilfe Labore weltweit schnell und reproduzierbar an SARS CoV 2-Proteinen und auch den kommenden Mutanten arbeiten können. Diese Arbeit von Anfang an zu verteilen, war eines unserer wichtigsten Anliegen. Über die Protokolle hinaus stellen wir auch die Plasmide frei zur Verfügung."
MEDICA.de; Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main
