{"id":50742,"date":"2021-05-10T08:30:00","date_gmt":"2021-05-10T06:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=50742"},"modified":"2021-05-11T09:08:42","modified_gmt":"2021-05-11T07:08:42","slug":"weltweites-netzwerk-um-goethe-uni-entwickelt-laborrezepte-fuer-sars-cov-2-proteine","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/weltweites-netzwerk-um-goethe-uni-entwickelt-laborrezepte-fuer-sars-cov-2-proteine\/","title":{"rendered":"Weltweites Netzwerk um Goethe-Uni entwickelt Laborrezepte f\u00fcr SARS-CoV-2-Proteine"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><a href=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/Beitragsbild_Corona-Netzwerk.jpg\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"650\" height=\"450\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/Beitragsbild_Corona-Netzwerk.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-50743\" srcset=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/Beitragsbild_Corona-Netzwerk.jpg 650w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/Beitragsbild_Corona-Netzwerk-300x208.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 650px) 100vw, 650px\" \/><\/a><figcaption>Dr. Martin Hengesbach (links) und Dr. Andreas Schlundt am Kernspinresonanz-Spektrometer der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>F\u00fcr die Entwicklung von Medikamenten oder Impfstoffen gegen COVID-19 ben\u00f6tigt die Forschung Virus-Proteine in hoher Reinheit. F\u00fcr die meisten der SARS-CoV-2-Proteine haben jetzt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt mit insgesamt 36 Partnerlabors Anleitungen erarbeitet, die die hochreine Herstellung jeweils mehrerer Milligramm dieser Proteine erm\u00f6glichen und die Bestimmung der dreidimensionalen Proteinstrukturen erlauben. Die Laboranleitungen und die daf\u00fcr erforderlichen gentechnischen Werkzeuge stehen Forscherinnen und Forschern der ganzen Welt frei zur Verf\u00fcgung.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Wenn das SARS-CoV-2-Virus mutiert, bedeutet das zun\u00e4chst einmal nur eine \u00c4nderung im Virenbauplan. Die Mutation f\u00fchrt dazu, dass zum Beispiel an einer Stelle in einem Virus-Protein eine Aminos\u00e4ure ausgetauscht wird. Um schnell absch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, welche Auswirkung diese \u00c4nderung hat, ist ein dreidimensionales Bild des Virus-Proteins extrem hilfreich. Denn daran l\u00e4sst sich erkennen, ob die ausgetauschte Aminos\u00e4ure wichtig f\u00fcr die Funktion des Proteins ist \u2013 oder f\u00fcr die Interaktion mit einem potenziellen Medikament oder Antik\u00f6rper.<\/p>\n\n\n\n<p>Forscherinnen und Forscher der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt und der TU Darmstadt haben bereits zu Beginn der Pandemie damit begonnen, sich international zu vernetzen. Ihr Ziel: die dreidimensionalen Strukturen von SARS-CoV-2-Molek\u00fclen mithilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) zu beschreiben. Bei der NMR-Spektroskopie werden Molek\u00fcle zun\u00e4chst mit speziellen Atomsorten (Isotopen) markiert und dann einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Mittels NMR kann dann auch mit hohem Durchsatz im Detail geschaut werden, wie potenzielle Wirkstoffe an virale Proteine binden. Dies geschieht unter anderem am Biomolekularen Magnet-Resonanz-Zentrum (BMRZ) der Goethe-Universit\u00e4t. Grundvoraussetzung ist jedoch, gro\u00dfe Mengen der Proteine in hoher Reinheit und Stabilit\u00e4t sowie korrekter Faltung f\u00fcr die vielen Tests zu produzieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Das Netzwerk, das von Prof. Harald Schwalbe vom Institut f\u00fcr Organische Chemie und Chemische Biologie der Goethe-Universit\u00e4t koordiniert wird, umspannt den ganzen Globus. Die Erstellung von Laboranleitungen f\u00fcr die Proteine ist bereits der zweite Meilenstein. Das Virus besteht neben den Proteinen aus RNA, und das Konsortium konnte bereits im vergangenen Jahr <a href=\"https:\/\/www.muk.uni-frankfurt.de\/94370799\/Faltung_von_SARS_CoV2_Genom_zeigt_Angriffspunkte_f%C3%BCr_Medikamente___auch_Vorbereitung_auf__SARS_CoV3\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">alle wichtigen RNA-Fragmente von SARS-CoV-2 zug\u00e4nglich machen<\/a>. Mit der Expertise von 129 Kolleg:innen ist es nun gelungen, 23 der insgesamt knapp 30 Proteine von SARS\u2011CoV\u20112 komplett oder in wichtige Teilen \u201eim Reagenzglas\u201c herzustellen und aufzureinigen, und zwar in gro\u00dfen Mengen.<\/p>\n\n\n\n<p>Dazu wurden die genetischen Informationen f\u00fcr diese Proteine in kleine, ringf\u00f6rmige DNA-St\u00fccke (Plasmide) eingebaut. Diese Plasmide konnten dann zur Proteinproduktion in Bakterien eingeschleust werden. Einige spezielle Proteine wurden daneben in zellfreien Systemen hergestellt. Ob diese Proteine nach ihrer Isolierung und Anreicherung noch immer korrekt gefaltet waren, wurde unter anderem durch NMR-Spektroskopie best\u00e4tigt.<\/p>\n\n\n\n<p>Dr. Martin Hengesbach vom Institut f\u00fcr Organische Chemie und Chemische Biologie der Goethe-Universit\u00e4t erl\u00e4utert: \u201eWir haben die funktionellen Einheiten der SARS-CoV-2-Proteine so isoliert, dass ihre Struktur, ihre Funktion und ihre Interaktionen nun von uns selbst und anderen charakterisiert werden k\u00f6nnen. Damit liefern wir in unserem gro\u00dfen Konsortium die Arbeitsvorschriften, mit deren Hilfe Labore weltweit schnell und reproduzierbar an SARS\u2011CoV\u20112-Proteinen und auch den kommenden Mutanten arbeiten k\u00f6nnen. Diese Arbeit von Anfang an zu verteilen, war eines unserer wichtigsten Anliegen. \u00dcber die Protokolle hinaus stellen wir auch die Plasmide frei zur Verf\u00fcgung.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Dr. Andreas Schlundt vom Institut f\u00fcr Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universit\u00e4t meint: \u201eMit unseren Arbeiten beschleunigen wir die weltweite Suche nach Wirkstoffen: Entsprechend ausger\u00fcstete wissenschaftliche Labore m\u00fcssen nicht mehrere Monate lang Systeme zur Herstellung und Untersuchung der SARS-CoV-2-Proteine etablieren und optimieren, sondern k\u00f6nnen nun dank unserer Laborprotokolle innerhalb von zwei Wochen mit ihren Forschungsarbeiten beginnen. Angesichts der zahlreichen Mutationen von SARS-CoV-2 ist es besonders wichtig, verl\u00e4ssliche, schnelle und gut etablierte Methoden zur Untersuchung des Virus im Labor zu besitzen. So wird beispielsweise auch die Erforschung der so genannten Hilfsproteine von SARS-CoV-2 erleichtert, \u00fcber die bisher wenig bekannt ist, die aber im Mutationsgeschehen auch eine Rolle spielen.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Unterdessen gehen im NMR-Konsortium die Arbeiten weiter: Derzeit untersuchen die Forscher:innen mit Hochdruck, ob die viralen Proteine an potenzielle Wirkstoffe binden.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Forschungsarbeiten wurden und werden mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie des Goethe-Corona-Fonds gef\u00f6rdert. Der hohe logistische Aufwand und permanente Austausch an Forschungsergebnissen wurde durch die Firma Signals unterst\u00fctzt, einem Spin-Off der Goethe-Universit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-background\" style=\"background-color:#eeeeee\"><strong>Publikation: <\/strong>Nadide Altincekic, Sophie Marianne Korn, Nusrat Shahin Qureshi, Marie Dujardin, Mart\u00ed Ninot-Pedrosa et. al.<strong> Large-scale recombinant production of the SARS-CoV-2 proteome for high-throughput and structural biology applications<\/strong>. Frontiers in Molecular Biosciences. <a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/doi.org\/10.3389\/fmolb.2021.653148\" target=\"_blank\">https:\/\/doi.org\/10.3389\/fmolb.2021.653148<\/a><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Beteiligte Partner<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p><strong>Brasilien<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>National Center of Nuclear Magnetic Resonance (CNRMN, CENABIO), Federal University of Rio de Janeiro, Brazil<\/li><li>Institute of Medical Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil<\/li><li>Multidisciplinary Center for Research in Biology (NUMPEX), Campus Duque de Caxias, Federal University of Rio de Janeiro, Duque de Caxias, Brazil<\/li><li>Institute of Chemistry, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil<\/li><li>Multiuser Center for Biomolecular Innovation (CMIB), Department of Physics, S\u00e3o Paulo State University (UNESP), S\u00e3o Jos\u00e9 do Rio Preto, Brazil<\/li><li>Laboratory of Toxicology, Oswaldo Cruz Foundation (FIOCRUZ), Rio de Janeiro, Brazil<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Frankreich<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Molecular Microbiology and Structural Biochemistry (MMSB), UMR 5086, CNRS\/Lyon University, France<\/li><li>Universit\u00e9 Grenoble Alpes, CNRS, CEA, IBS, Grenoble, France<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Deutschland<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Institute for Organic Chemistry and Chemical Biology, Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>Center of Biomolecular Magnetic Resonance (BMRZ), Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>Institute for Molecular Biosciences, Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>Institute for Biochemistry, Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>Institute of Pharmaceutical Chemistry, Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>Institute of Biophysical Chemistry, Goethe University Frankfurt, Germany<\/li><li>BMWZ and Institute of Organic Chemistry, Leibniz University Hannover, Germany<\/li><li>Group of NMR-based Structural Chemistry, Helmholtz Centre for Infection Research, Braunschweig, Germany<\/li><li>Structural Genomics Consortium, Buchmann Institute for Molecular Life Sciences (BMLS), Germany<\/li><li>Signals GmbH &amp; Co. KG, Frankfurt am Main, Germany<\/li><li>Leibniz Institute on Aging \u2013 Fritz Lipmann Institute (FLI), Jena, Germany<\/li><li>IBG-4, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germany<\/li><li>Department of Biology, Technical University of Darmstadt, Darmstadt, Germany<\/li><li>Institute of Biochemistry and Biotechnology, Charles Tanford Protein Centre, Martin Luther University Halle-Wittenberg, Halle\/Saale, Germany.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Griechenland<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Department of Pharmacy, University of Patras, Greece<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Italien<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Structural Biology and Biophysics Unit, Fondazione Ri.MED, Palermo, Italy<\/li><li>Magnetic Resonance Centre (CERM), University of Florence, Sesto Fiorentino, Italy<\/li><li>Department of Chemistry \u201cUgo Schiff\u201d, University of Florence, Sesto Fiorentino, Italy<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Lettland<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Latvian Biomedical Research and Study Centre, Riga, Latvia<\/li><li>Latvian Institute of Organic Synthesis, Riga, Latvia<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Schweiz<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Swiss Federal Institute of Technology, Laboratory of Physical Chemistry, ETH Zurich, Zurich, Switzerland<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Spanien<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>\u201dRocasolano\u201d Institute for Physical Chemistry (IQFR), Spanish National Research Council (CSIC), Serrano, Spain<\/li><\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>USA<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Institute for Molecular Virology, University of Wisconsin-Madison, WI, United States<\/li><li>Department of Chemistry, University of California, Irvine, United States<\/li><li>Laboratory of Chemical Physics, National Institute of Diabetes and Digestive Kidney Diseases, National Institute of Health, United States<\/li><li>Department of Molecular, Cellular and Biomedical Sciences, University of New Hampshire, Durham, NH, United States<\/li><li>Department of Molecular Biology and Biochemistry, University of California, Irvine, California, United States<\/li><li>Department of Molecular Biology and Biophysics, UC 72 onn Health, Farmington, CT, United States<\/li><\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>F\u00fcr die Entwicklung von Medikamenten oder Impfstoffen gegen COVID-19 ben\u00f6tigt die Forschung Virus-Proteine in hoher Reinheit. 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