14. Januar 2021

Warum Remdesivir das Coronavirus nicht vollständig ausschaltet

Forschende vom Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und der Universität Würzburg haben nun aufgeklärt, warum Remdesivir die virale Polymerase während des Kopierens stört, sie aber nicht vollständig hemmt. Die Studienergebnisse wurden nun in Nature Communications veröffentlicht. 1,2

Lesedauer: 2 Minuten

Das Covid-19-Medikament Remdesivir (violett) wird während des Kopiervorgangs in die neue RNA-Kette eingebaut und unterdrückt die Verdopplung des Corona-Erbguts.Bild: © Hauke Hillen, Goran Kokic und Patrick Cramer / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Komplizierte Untersuchungen führen zu einfachem Schluss

Remdesivir ist das erste Medikament gegen Covid-19, das unter Auflagen in Europa zugelassen wurde. Der Wirkstoff soll die rasante Vermehrung des SARS-CoV-2-Erregers in menschlichen Zellen unterdrücken, indem er die virale Kopiermaschine, die RNA-Polymerase, stoppt.

„Nach komplizierten Untersuchungen kommen wir zu einem einfachen Schluss“, sagt Max-Planck-Direktor Patrick Cramer. „Remdesivir behindert zwar die Polymerase in ihrer Arbeit, aber erst mit einiger Verzögerung. Und das Medikament stoppt das Enzym nicht komplett.“ 

Remdesivir ähnelt in seiner Struktur RNA-Bausteinen

Um den Wirkmechanismus von Remdesivir aufzuklären, arbeitete Cramers Team mit Claudia Höbartners Gruppe zusammen, die spezielle RNA-Moleküle für die Struktur- und Funktionsuntersuchungen herstellte. „Remdesivir ähnelt in seiner Struktur RNA-Bausteinen“, erklärt HöbartnerProfessorin für Chemie an der Universität Würzburg. Die Polymerase lässt sich davon in die Irre führen und baut die Substanz in die wachsende RNA-Kette ein.

Pausieren statt blockieren

Nach dem Einbau von Remdesivir in das Virus-Erbgut untersuchten die Forscherinnen und Forscher die Polymerase-RNA-Komplexe mithilfe biochemischer Methoden und der Kryo-Elektronenmikroskopie.

Wie sie herausfanden, pausiert der Kopiervorgang genau dann, wenn sich die RNA-Kette nach Einbau von Remdesivir um drei weitere RNA-Bausteine verlängert hat. „Einen vierten Baustein lässt die Polymerase nicht mehr zu. Das liegt an nur zwei Atomen in der Struktur von Remdesivir, die sich an einer bestimmten Stelle der Polymerase verhaken. Allerdings blockiert Remdesivir die RNA-Produktion nicht komplett. Oft arbeitet die Polymerase nach einer Fehlerkorrektur auch weiter“, erläutert Goran Kokic, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Cramers Labor.

Mechanismus im Video erklärt

Die Animation zeigt, wie das Covid-19-Medikament Remdesivir (violett) die RNA-Kopiermaschine des Coronavirus blockiert.

Dauer: 40 Sekunnden

Neue Chancen, das Virus zu bekämpfen

Zu verstehen, wie Remdesivir wirkt, eröffnet Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern neue Chancen, das Virus zu bekämpfen. „Jetzt, da wir wissen, wie Remdesivir die Corona-Polymerase hemmt, können wir daran arbeiten, die Substanz und ihre Wirkung zu verbessern.

Darüber hinaus wollen wir nach neuen Substanzen fahnden, die die virale Kopiermaschine stoppen“, so Max-Planck-Direktor Cramer. „Die jetzt angelaufenen Impfungen sind essenziell, um die Pandemie unter Kontrolle zu bringen. Aber wir müssen weiterhin auch wirksame Medikamente entwickeln, die im Fall von Infektionen den Krankheitsverlauf von Covid-19 mildern.“

  1. Goran Kokic et al. Mechanism of SARS-CoV-2 polymerase inhibition by remdesivir. Nature Communications 12, 279 (2021), doi: 10.1038/s41467-020-20542-0.
  2. Rotte C. Warum Remdesivir das Coronavirus nicht vollständig ausschaltet. Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, 13.01.2021.

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