Corona-Forschung: Konsortium aus Berliner Forschung und Industrie sucht Wirkstoffe
Die Proteinkristalle werden im MX-Labor an BESSY II mit harter Röntgenstrahlung analysiert. © C. Feiler/HZB
An BESSY II konnte Prof. Rolf Hilgenfeld (Uni Lübeck) ein wichtiges Protein des SARS-CoV2-Virus analysieren. Es handelt sich hier um die virale Hauptprotease, die an der Vermehrung des Virus beteiligt ist. © H.Tabermann/HZB
Die Berliner Biotech-Firma Molox GmbH und ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) haben ein Konsortium aus regionalen Forschergruppen und BASF initiiert. Gemeinsam wollen sie einen Startpunkt für die Entwicklung eines möglichen Wirkstoffs gegen das neue Coronavirus identifizieren. Ziele potenzieller Hemmstoffe werden bestimmte SARS-CoV2-Proteine sein, die die Ausbreitung oder Infektiosität der Viren begünstigen. An den Forschungsarbeiten sind auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Freien Universität Berlin beteiligt.
„Berlin als Wissenschaftsstandort vereint wichtige Großgeräteinfrastruktur mit einem exzellenten Netzwerk von akademischen und industriellen Strukturbiologen und -biologinnen sowie Biochemikerinnen und Biochemikern. Die Wege hier sind kurz, Ressourcen und Expertisen müssen jedoch strategisch koordiniert werden um erfolgreich zu sein“, sagt Dr. Holger von Moeller, der Inhaber der Biotech-Firma Molox.
BESSY II hilft bei der Suche nach Wirkstoffen
Für den Projekterfolg ist der Zugang zu Synchrotronstrahlung essentiell. Diese besonders intensive Strahlung wird durch den Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung (BESSY II) bereitgestellt, den das HZB betreibt. Mehrere Forschergruppen der Freien Universität Berlin unter Leitung von Prof. Markus Wahl, Prof. Christian Freund, Dr. Ursula Neu und Prof. Sutapa Chakrabarti arbeiten mit Molox zusammen, um die Proteine herzustellen und anschließend zu kristallisieren. „Das HZB stellt dem gemeinsamen Projekt alle vorhandenen Infrastrukturen zur Verfügung“, erklärt Dr. Manfred Weiss, Leiter der Forschergruppe Makromolekulare Kristallographie (MX) am HZB.
Projektpartner aus der chemischen Industrie
Als erster Projektpartner aus der chemischen Industrie stellt die BASF Mittel bereit, um die Untersuchungen zu starten. Dabei werden Proteinkristalle mit potenziellen Hemmstoff-Substanzen getränkt und anschließend an den MX-Beamlines von BESSY II analysiert. So lässt sich aufdecken, welche Hemmstoff-Komplexe besonders gut die Funktion des Proteins hemmen – diese sollen dann erste Startpunkte für die gezielte Entwicklung von Wirkstoffen sein.
Das Konsortium verhandelt aktuell mit weiteren Partnern, um diese und ihre Substanzbibliotheken hinzu zu gewinnen. „Wir blicken gespannt auf dieses gemeinsame Projekt und hoffen, dass wir sehr schnell neue potenzielle Angriffspunkte für Wirkstoffe gegen SARS-CoV-2 identifizieren können“, sagt Dr. Christian Feiler, Projektleiter am HZB.
- Proteinkristallographie an BESSY II: Schneller, besser und automatischerViele Erkrankungen hängen mit Fehlfunktionen von Proteinen im Organismus zusammen. Die dreidimensionale Architektur dieser Moleküle ist oft äußerst komplex, liefert aber wertvolle Hinweise für das Verständnis von biologischen Prozessen und die Entwicklung von Medikamenten. Mit Röntgendiffraktion an den MX-Beamlines von BESSY II lässt sich die 3D Struktur von Proteinen entschlüsseln. Mehr als 5000 Strukturen sind bis heute an den drei MX-Beamlines von BESSY II gelöst worden. Ein Rückblick und Ausblick im Gespräch mit Manfred Weiss, dem Leiter der Makromolekularen Kristallographie.
- 5000. Proteinstruktur an BESSY II: Startpunkt für einen COVID-WirkstoffViele Proteine besitzen eine komplexe Architektur, die bestimmte biologische Funktionen ermöglicht. An manchen Stellen können Moleküle andocken und die Funktion des Proteins verändern. Ein Team am HZB hat nun das Nsp1-Protein untersucht, das bei der Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus eine Rolle spielt. Sie analysierten Proteinkristalle, die sie zuvor mit Molekülen aus einer Fragmentbibliothek versetzt hatten und entdeckten dabei insgesamt 21 Kandidaten als Startpunkte für die Medikamentenentwicklung. Gleichzeitig entschlüsselten sie damit auch die 5000. Struktur an BESSY II.
- Was die Zinkkonzentration in Zähnen verrätZähne sind Verbundstrukturen aus Mineralien und Proteinen, dabei besteht der Großteil des Zahns aus Dentin, einem knochenartigen, hochporösen Material. Diese Struktur macht Zähne sowohl stark als auch empfindlich. Neben Kalzium und Phosphat enthalten Zähne auch Spurenelemente wie Zink. Mit komplementären mikroskopischen Verfahren hat ein Team der Charité Berlin, der TU Berlin und des HZB die Verteilung von natürlichem Zink im Zahn ermittelt. Das Ergebnis: mit zunehmender Porosität des Dentins in Richtung Pulpa steigt die Zinkkonzentration um das 5- bis 10-fache. Diese Erkenntnis hilft, den Einfluss von zinkhaltigen Füllungen auf die Zahngesundheit besser zu verstehen und könnte Verbesserungen in der Zahnmedizin anstoßen.