Bei der feindlichen Übernahme einer Zelle durch SARS-CoV-2 konkurrieren zelluläre und virale Gene um die Kontrolle der Zelle. Forschende wollen herausfinden, wie sie diesen Kampf zugunsten der Wirtszelle beeinflussen können.
In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt COVKOP untersucht die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Nikolaus Rajewsky die Mechanismen der Genregulation (von l.n.r.: Salah Ayoub, Dr. David Koppstein, Dr. Asija Diag).
Max Delbrück Center for Molecular Medicine/Haiyue Liu
Viren stellen den Stoffwechsel ihrer Wirtszellen auf den Kopf und nutzen ihn, um sich selbst zu vermehren. Diese Umprogrammierung der Zelle resultiert aus einem komplexen Zusammenspiel von Virus- und Wirtsgenen. „Eine Untergruppe von Ribonukleinsäuren, die so genannten microRNAs, spielen dabei eine Schlüsselrolle: Sie beeinflussen die Aktivität anderer Gene“, sagt Prof. Dr. Nikolaus Rajewsky. Zusammen mit seinem Team erforscht Rajewsky am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) die Funktionen von microRNAs und anderen genregulatorischen Elementen.
Schaltstellen der Genregulation: kleine RNA-Moleküle und Proteine
Nach einer Infektion mit SARS-CoV-2 produzieren die Zellen bestimmte microRNAs viel stärker als zuvor, andere deutlich weniger. Das konnten Rajewsky und sein Team in Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Markus Landthaler (MDC) und Dr. Marcel Müller (Institut für Virologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin) bereits zeigen. „Unsere Hypothese ist, dass diese Moleküle entweder für das Virus oder für die angeborene Immunantwort des Wirtes bei einer SARS-CoV-2-Infektion wichtig sind. In dem Projekt COVKOP wollen wir dieses regulatorische Netzwerk im Detail untersuchen. Unser Ziel ist es, microRNAs oder Gene der Wirtszelle zu identifizieren, die mit dem Virus interagieren“, so Rajewsky. Wirkstoffe könnten dann so konzipiert werden, dass sie die Genregulation zugunsten der Patientinnen und Patienten beeinflussen.
Die Genschere hilft, das regulatorische Netzwerk zu verstehen
Rajewsky und sein Team führen ihre Experimente an Zellkulturen im Labor durch. Mit der „Genschere“ CRISPR-Cas9 werden sie einzelne microRNAs oder Gene gezielt ausschalten. „So können wir genau untersuchen, wie sich der Ausfall einer Komponente auf die Vermehrung des Virus auswirkt“, so Rajewsky.
Zu Beginn der Pandemie SARS-CoV-2 eröffnete das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Rapid Response Modul der "Richtlinien zur Förderung eines nationalen Netzwerks zoonotischer Infektionskrankheiten" für eine Ausschreibung zur Finanzierung der Forschung zu Covid-19. Ab dem 3. März 2020 konnten Forscherinnen und Forscher Anträge einreichen, um zum Verständnis des Virus und seiner Verbreitung beizutragen sowie therapeutische und diagnostische Ansätze gegen Covid-19 zu entwickeln.
