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Medizin

SARS-CoV-2: Mucin-Mangel kann Infektion fördern

Mittwoch, 27. Juli 2022

/iuriimotov, stock.adobe.com

Berkeley/Kalifornien – Ob SARS-CoV-2 eine Zelle infizieren kann und wie effektiv seine Replikation ist, hängt nicht nur von der Anwesenheit des ACE2-Rezeptors und der Protease TMPRSS2 ab.

Eine systematische Studie an Zellkulturen in Nature Genetics (2022; DOI: 10.1038/s41588-022-01131-x) zeigt, dass eine Vielzahl von Faktoren die Infektiosität und Pathogenität beeinflussen kann. Von große Bedeutung könnten Mucinmoleküle auf der Zellmembran sein.

Das Forscherteam um Patrick Hsu von der Universität von Berkeley hat in der Zelllinie Calu-3, die aus den Atemwegsepithelien eines Lungenkrebspatienten stammt, mit der Genschere CRISPR gezielt einzelne Gene zerstört („loss of function“) oder deren Bildung verstärkt („gain of function“), um die Auswirkungen auf die Infektiosität von SARS-CoV-2 zu untersuchen.

Wie erwartet, waren intakte Gene für ACE2 und TMPRSS2 die wichtigsten Voraussetzungen für eine erfolgreiche Infektion. Doch eine Vielzahl weiterer Gene (und die dort kodierten Proteine oder Steuergene) spielten ebenfalls eine Rolle.

Auf der proviralen Seite, also den Faktoren, die die Replikation von SARS-CoV-2 erleichtern, war beispielsweise AP1G1. Es kodiert einen Clathrin-Adapter, der an der Endozytose beteiligt ist. Das ist ein Importmechanismus, den Viren für den Eintritt in die Zellen nutzen.

Das Gen CHUK kodiert Bestandteile des NF-kB-Signalwegs, der die Transkription und damit möglicherweise die Umsetzung der Virusgene in Proteine beeinflusst. NFE2 kodiert ebenfalls ein Steuergen (Transkriptionsfaktor) und TRAF3IP2 ein Enzym, das an der Immunabwehr beteiligt ist, aber auf irgendeine Weise nützlich für SARS-CoV-2 ist.

Auf der antiviralen Seite identifizierten die Forscher mehrere Steuergene wie TEAD3 oder ZNF275, die den Bau neuer Viren in der Zelle behindern. Auch eine Zellteilung, die durch CCNE1 gefördert wird, kann die Virusreplikation erschweren.

Ärzten vertraut sein dürfte die Rolle von Mucinen. Diese Glykoproteine sind ein Hauptbe­standteil des Schleims, der die Epithelien in den Atemwegen (und anderen Hohlorganen) bedeckt. Eine frühere Genomanalyse an Intensivpatienten hatte bereits gezeigt, dass die Mucin-Bildung den Verlauf einer Erkrankung beeinflussen kann.

Auch in den Calu-3-Zellkulturen waren die Mucin-Glykoproteine ein entscheidender Hemmfaktor für SARS-CoV-2. Vor allem die Mucine, die fest auf den Zellen verankert sind, scheinen eine Barriere für SARS-CoV-2 und seine Varianten zu sein.

Wurden die Mucine enzymatisch beseitigt, hatten die Viren „freie Bahn“ und die Infektiosität stieg deutlich an. Dies gilt nicht nur für SARS-CoV-2, sondern auch für andere Atemwegs­erreger, wobei die Ergebnisse hier nicht eindeutig waren. Bei einigen Viren scheinen Mucine die Infektion der Zellen sogar zu erleichtern.

Dies gilt auch für Mucine, die von den Epithelien an die Umgebung freigesetzt werden. Diese haben haben teilweise auch die Infektion mit SARS-CoV-2 erleichtert. © rme/aerzteblatt.de

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