© Pixabay

Het nieuwe coronavirus Sars-CoV-2 verspreidt zich blijkbaar in menselijke cellen door de eiwitproductie van de cellen te verlammen. Dit betekent dat zelfs de eiwitten die nodig zijn voor de verdediging van het immuunsysteem, niet meer geproduceerd kunnen worden.

Aan de andere kant gebruikt het virus het Nonructural Protein 1 (Nsp1) als hoofdwapen om zich te verspreiden. Dit is al bekend sinds de uitbraak van het SARS coronavirus in 2002/2003. Op dat moment ontdekten wetenschappers dat Nsp1 in de gastheer de eiwitproductie op de ribosomen uitschakelt. Onderzoekers van de Ludwig Maximilian University of Munich (LMU) en het University Hospital in Ulm hebben nu echter ontdekt hoe Nsp1 precies aanvalt en wat het eiwit zo gevaarlijk maakt.

Ingang geblokkeerd

Ribosomen zijn verantwoordelijk voor de productie van eiwitten in elke biologische cel. “Om dit te doen, gebruiken ze delen van het zogenaamde boodschapper-RNA (mRNA) als blauwdruk en bouwen vervolgens de ketens van aminozuren. Deze vouwen zich op tot intacte eiwitten,” leggen de onderzoekers uit. Ribosomen bestaan uit twee sub-eenheden. Het virale eiwit Nsp1 valt de kleinere, de zogenaamde 40S sub-eenheid, aan.

Daarbij blokkeert het precies de ingang van het kanaal waarin de boodschapper RNA normaal gesproken de genetische blauwdruk inrijgt. Het gevolg is dat de moleculaire machine die de aminozuurketens produceert na de koppeling van een tweede sub-eenheid tot stilstand komt. De wetenschappers onder leiding van Roland Beckmann, professor aan het LMUM Gene Center, waren in staat om hoge-resolutie cryo-elektronenmicroscopie te gebruiken om de exacte driedimensionale details te identificeren en te laten zien hoe een aanval van Nsp1 verloopt.

Deze nestelt zich in een holte van de ribosoom, klemt zich vast en blokkeert zo het kanaal. In hun experimenten konden de onderzoekers ook aantonen dat Nsp1 ook bepaalde delen van het complete ribosoom aanvalt.

Sars-CoV-2 verlamt de eiwitproductie. In een gezonde cel (boven) produceren ribosomen tal van eiwitten die bijvoorbeeld nodig zijn voor de immuunrespons. Het coronavirus gebruikt zijn Nsp1-eiwit om eiwitfabrieken (beneden) te verlammen. © Lennart Koepke, Universitair Ziekenhuis Ulm

Molecuul als helper in de strijd tegen de ‘shut down

Het team onder leiding van Dr. Konstantin Sparrer van het Universitair Ziekenhuis in Ulm was verder in staat om aan te tonen dat de stopzetting van de eiwitproductie ook leidt tot de bijna volledige ineenstorting van een cruciale verdedigingslinie in de strijd tegen virusaanvallen.

De wetenschappers hopen nu dat hun bevindingen zullen helpen om manieren te vinden om Covid-19 te bestrijden. Het is denkbaar om een molecuul te gebruiken “dat het aanvalspunt van het virale eiwit maskeert,” schrijven ze. De holte in het ribosoom, waarin Nsp1 zich bevindt, heeft volgens de huidige bevindingen geen onmisbare functie voor een normale eiwitproductie.

Hoewel SARS-CoV-2 andere remmers heeft om de aangeboren immuunafweer uit te schakelen, kan het verlies van de Nsp1-functie het virus gevoelig maken voor eliminatie door het immuunsysteem. “Als we kunnen voorkomen dat het virale hulp-eiwit Nsp1 zich aan ribosomen hecht, kunnen we ervoor zorgen dat de aangeboren immuunrespons tegen SARS-CoV-2 functioneel blijft en het virus effectief onder controle houdt”.

Het werk van de wetenschappers is gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Science.

Word lid!

Op Innovation Origins lees je elke dag het laatste nieuws over de wereld van innovatie. Dat willen we ook zo houden, maar dat kunnen wij niet alleen! Geniet je van onze artikelen en wil je onafhankelijke journalistiek steunen? Word dan lid en lees onze verhalen gegarandeerd reclamevrij.

Over de auteur

Author profile picture Arnoud Cornelissen schrijft al jaren in onder andere diverse Nederlandse dagbladen over wetenschap en techniek.