Corona-Forschung an BESSY II in Berlin Synchrotronquelle nimmt für zwei Tage Messbetrieb wieder auf

Modell der Coronavirus-Protease: Das gelbe Molekül bindet an das aktive Zentrum der Protease und könnte als Blaupause für einen Hemmstoff dienen.
Modell der Coronavirus-Protease: Das gelbe Molekül bindet an das aktive Zentrum der Protease und könnte als Blaupause für einen Hemmstoff dienen.

Für die Suche nach einem Wirkstoff gegen den COVID-19-Erreger hat die Synchrotronquelle des Helmholtz-Zentrums Berlin kurzzeitig den Forschungsbetrieb wieder aufgenommen.

Die Ankündigung machte das Helmholzzentrum am 2. April. In den zwei Tagen werden rund zweihundert Proben aus einem Bereich der Hauptprotease des SARS-CoV-2-Virus untersucht. Die Hauptprotease ist der wichtigste Baustein zur Vermehrung des Virus. Die Proben sind mit unterschiedlichen Molekülen getränkt, die als Bestandteile von Wirkstoffen in Frage kommen. Die Analysen werden zeigen, ob bestimmte Moleküle besonders gut an bestimmte Bereiche der Hauptprotease andocken und so im Idealfall die Replikationsfähigkeit des Virus blockieren oder hemmen. Diese Moleküle kommen für die nähere Auswahl als Bestandteile eines künftigen Wirkstoffs in Frage.

Die Messungen werden am Labor für makromolekulare Kristallografie (MX-Labor) durchgeführt, das im März 2010 von fünf Partnerinstituten des Helmholz-Zentrums Berlin gegründet wurde. Hier wurde auch die 3D-Struktur der Hauptprotease im Detail ermittelt. »Sobald die 3D-Struktur bekannt ist, kann man gezielt nach Wirkstoffen suchen«, sagt Dr. Manfred Weiss, Leiter des MX-Teams an BESSY II.

Fragment-Screening

Eine gängige Methode für die systematische Wirkstoffsuche ist das Fragment-Screening, das am MX-Labor als Dienstleistung angeboten wird. Ausrüstung und Methoden dafür wurden über mehrere Jahre aufgebaut. Um ein Molekül zu finden, das die Hauptprotease des Virus hemmt, wird eine größere Anzahl von als aussichtsreich vorqualifizierten Molekülgruppen in einer sogenannten Fragment-Bibliothek zusammengestellt und auf Bindungsfähigkeit zu bestimmten Bereichen der Hauptprotease untersucht.

Für die nun am BESSY II durchgeführte Messreihe hat Dr. Linlin Zhang aus dem Lübecker Team eine große Anzahl von Proteinkristallen hergestellt und jede Probe mit einer anderen Verbindung aus der Fragment-Bibliothek getränkt. Diese Proben werden nun an BESSY II untersucht. Aus den Ergebnissen lässt sich ermitteln, welche Fragmente überhaupt im aktiven Zentrum der viralen Protease andocken. Diese Fragmente kommen dann als Bestandteile für einen Wirkstoff in Frage.

Bis ein Wirkstoff gefunden und zugelassen ist, muss ein zeit- und arbeitsaufwendiger Weg über weitere Experimente, Versuche am Tiermodell und an menschlichen Zellkulturen gegangen werden. Eine systematische Vorauswahl der Moleküle, die zu einem Wirkstoff weiterverarbeitet werden, kann die Wirkstoffentwicklung beschleunigen. »Wir haben zunächst mit der kleineren Bibliothek aus 96 Fragmenten begonnen«, sagt Weiss. »Aber sollte es nicht genug Treffer geben, können wir auch auf eine deutlich größere Bibliothek zugreifen.«