SARS-Cov2-Spike-Trimer mit Antikörpern

Ein Antikörper muß sein Angriffsziel genau erkennen, sonst kann es zu katastrophalen Nebenwirkungen kommen; Zielstrukturen sind daher meistens Proteine (Zucker, Fett und Membranen sind sich zu ähnlich). Die einzigen aus der Membran von Coronaviren herausragenden Proteine sind die Spike-Trimere. Grundsätzlich sind verschiedene Angriffsmöglichkeiten denkbar: Besetzen der Bindestelle an den Rezeptor - kein Andocken mehr möglich; Verhindern des "Hochklappens" der Bindedomäne - auch dadurch wird Andocken verhindert; Versteifen der Gesamtstruktur - das verhindert die nach erfolgreichem Andocken nötigen strukturellen Änderungen der Spikeproteine, die erst das Eindringen des Virus in die Opferzelle ermöglichen.

In dem hier gezeigten Spike-Trimer ist eine Bindedomäne in der "aufwärts"-Position . Zur Untersuchung des Bindeverhaltens von Antikörpern verwendet man nicht die ganzen Antikörper, sondern nur die Binderegionen (das vereinfacht die Experimente). Wenn ein Antikörper so gut ist, daß er eine Infektion verhindert, nennt man ihn neutralisierend. Hier ist die Bindung eines solchen nAb (nur Binderegion) gezeigt . Das Antikörperfragment bindet an das Spikeprotein ähnlich dem Rezeptor ACE2. Sehen wir genauer hin:

. Bei durchsichtigerem Antikörper erkennen wir das Anschmiegen des Antikörpers an die Spike-Oberfläche. Wir können nun den Abdruck (= die Binderegion) des Antikörpers auf dem Spike markieren . Stellen wir uns nun vor, der Rezeptor ACE2 würde binden: er hinterläßt dann auch einen Abdruck . Wer aufmerksam hinsieht, erkennt eine Überlappung . Nach der alten physikalischen Weisheit "wo ein Körper ist, kann kein anderer sein" schließen die Bindungen von Antikörper an Spike und von Spike an den Rezeptor einander aus. Wenn der Antikörper fest genug an das Virus bindet, gibt es keine Infektion mehr.

Was macht der Antikörper mit der Spike-Binderegion in der "abwärts"-Position? Der Antikörper findet auch hier seine Spike-Bindestelle . Aller guten Dinge sind drei (für uns, nicht für das Virus) . Wenn genug Antikörper da sind, um alle aus dem Virus herausragenden Spikes zu neutralisieren, hat das Virus endgültig verloren.

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Literatur:
H Yao et al, Cell Res 31, 25-36 (2021), DOI 10.1038/s41422-020-00444-y

für die Bindung anderer Antikörper:
C O Barnes et al, Cell 182, 828 (2020), DOI 10.1016/j.cell.2020.06.025
N C Wu et al., Cell Reports 33, 108274 (2020), DOI 10.1016/j.celrep.2020.108274