Een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Francisco (UCSF) heeft de allereerste atomistische 3D-beelden gemaakt van het SARS-CoV-2-spike-eiwit, de structuur die het virus gebruikt om te fuseren met menselijke cellen en deze te infecteren. De beelden, gepubliceerd in het tijdschrift Science, geven ongekende details van de structuur van het eiwit en kunnen wetenschappers helpen nieuwe behandelingen voor COVID-19 te ontwikkelen.

Het spike-eiwit is een complexe structuur die bestaat uit duizenden atomen. Het verandert voortdurend van vorm, waardoor het moeilijk is om de exacte structuur ervan vast te leggen. Het UCSF-team was echter in staat om een ​​techniek genaamd cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) te gebruiken om het eiwit op zijn plaats te bevriezen en vervolgens een krachtige microscoop te gebruiken om het in beeld te brengen.

De resulterende beelden zijn de meest gedetailleerde ooit verkregen van het SARS-CoV-2-spike-eiwit. Ze laten zien dat het eiwit uit twee subeenheden bestaat, S1 en S2. S1 bindt zich aan de ACE2-receptor op menselijke cellen, terwijl S2 het virusmembraan met het celmembraan versmelt, waardoor het virus de cel kan binnendringen.

Uit de beelden blijkt ook dat het spike-eiwit bedekt is met suikermoleculen, die het virus helpen het menselijke immuunsysteem te ontwijken. Deze suikermoleculen werken als een schild en voorkomen dat antilichamen zich aan het eiwit binden en het virus neutraliseren.

De nieuwe beelden kunnen wetenschappers helpen nieuwe behandelingen voor COVID-19 te ontwikkelen. Ze zouden bijvoorbeeld medicijnen kunnen ontwerpen die zich richten op de S1- of S2-subeenheden van het spike-eiwit, waardoor wordt voorkomen dat het zich bindt aan de ACE2-receptor of fuseert met het celmembraan. Dergelijke medicijnen kunnen mogelijk voorkomen dat het virus menselijke cellen infecteert en de verspreiding van COVID-19 voorkomen.

“Deze beelden zorgen voor een aanzienlijke sprong voorwaarts in ons begrip van hoe het SARS-CoV-2-virus menselijke cellen infecteert”, zegt hoofdauteur van het onderzoek, Dr. Jason McLellan. “Deze kennis zou cruciaal kunnen zijn bij de ontwikkeling van nieuwe behandelingen en vaccins voor COVID-19.”

Het UCSF-team blijft het SARS-CoV-2-spike-eiwit bestuderen om meer te leren over hoe het werkt. Ze hopen dat hun onderzoek zal leiden tot de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor COVID-19 en andere coronavirussen.