Covid-19 Effektive Furin-Spaltstelle: Warum Delta so infektiös ist

Was macht die Deltavariante des Coronavirus so enorm ansteckend? Neue Studien deuten auf eine deutlich verbesserte Furin-Spaltstelle hin, die es dem Virus erlaubt, effektiver und schneller an Zellen zu binden.

Die Aufnahme von Forschern des TU Wien-Spin-off Nanographics zeigt Coronaviren.
3D-Abbildung von SARS-CoV-2-Viren aus schockgefrorenen Proben. Deutlich zu erkennen ist das rosa gefärbte sogenannte Spike-Protein an der Oberfläche. (Archivbild) Bildrechte: picture alliance/dpa/Nanographics/apa | Peter Mindek

Welche Mutation hat die Deltavariante des Coronavirus so ansteckend gemacht, dass es nun fast so leicht übertragen werden kann wie das enorm infektiöse Windpockenvirus? Eine Reihe neuer Studien, über die "nature" berichtet, deutet darauf hin, dass es eine weitere Veränderung am Spike-Protein ist, die es dem Virus erlaubt, noch schneller und effektiver an neue Zellen zu binden.

Virus kommt nun bereits voraktiviert aus der infizierten Zelle heraus

Offenbar konnte die Deltavariante die sogenannte Furinspaltstelle erheblich verbessern. Das ist eine Position am Spikeprotein von SARS-CoV-2, an der das menschliche Enzym Furin einen Schnitt vornimmt. Dieser Schnitt wiederum verbessert die Bindungsfähigkeit des Spikes an neue Zellen. Furin nimmt damit einen Prozess vorweg, der sonst erst an der Oberfläche von neuen Zellen stattfinden müsste. Je schneller das Virus andocken und seine Erbinformation in neue Zellen einschleusen kann, desto schwieriger ist es für die Immunabwehr, diesen Prozess zu stoppen und Viren schon vor dem Eindringen in neue Zellen abzufangen.

Bindet das Coronavirus mit seinem Spikeprotein an das Enzym ACE-2 auf der Oberfläche menschlicher Atemwegszellen, dann müssen Enzyme zwei Schnitte daran ausführen, bis sich das Protein so faltet, dass die Virushülle an die Zellhülle herangezogen wird und die beiden Hüllen miteinander verschmelzen. Bei diesem Prozess wird das Viruserbgut wie mit einem Katapult in die neue Zelle hineingeschleudert.

Die verbesserte Furinspaltstelle der Deltavariante sorgt nun dafür, dass der erste notwendige Schnitt bereits vor dem Andocken an die Zelle ausgeführt wird. Die Viren sind also praktisch voraktiviert und können sich so bei einer Infektion deutlich schneller innerhalb eines infizierten Patienten ausbreiten. Die entscheidende Veränderung, bei der eine Aminosäure ausgetauscht worden ist, trägt die Abkürzung P681R.

P681R ist entscheidend – jedoch nicht allein

Delta ist nicht die erste Variante, die an der Furinspaltstelle mutiert ist. Auch die Alpha hatte hier eine gegenüber dem ursprünglichen Wuhan-Virus bereits veränderte Aminosäure. Allerdings scheint die jetzt eingetretene Mutation, bei der eine Prolin-Aminosäure durch Arginin ersetzt wurde, einen entscheidenden Vorteil zu bringen. Das Team um Pei-Yong Shi von der Universität Texas in Galveston hat Experimente mit menschlichen Atemwegszellen in Zellkulturen gemacht. Alpha- und Deltavariante lieferten sich darin ein Wettrennen, bei dem Delta schließlich die Oberhand gewann. In einem zweiten Experiment machten die Forscher die P681R Veränderung bei Delta rückgängig. Plötzlich waren diese Viren weniger infektiös als Alpha.

Die Mutation scheint auch die direkte Infektion von Zelle zu Zelle zu beschleunigen, bei der Viren die Infektion von einer Zelle direkt zur benachbarten nächsten Zelle weitertragen. Allerdings kann P681R nicht die einzige Mutation sein, die Delta alle Vorteile bringt. Denn die auch die eng verwandte Kappavariante trägt P681R, konnte sich aber nicht so stark durchsetzen. In Zellkulturen zeigt sie nicht den gleichen effizienten Schnitt des Spikeproteins. Auch die Direktinfektion benachbarter Zellen gelingt ihr weniger gut.

(ens)

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