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Wie hilft BESSY II bei der Corona-Forschung?



Corona-Forschung an BESSY II

Corona Virus Protease Ribbon Oberfläche

Schematische Darstellung der Coronavirus-Protease. (© H. Tabermann / HZB)

An Synchrotronlichtquellen wie BESSY II gewinnt die Forschung aktuell entscheidende Erkenntnisse zur Bekämpfung des SARS-CoV2-Virus. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die Ausbreitung einzudämmen und die Erkrankung wirksamer zu bekämpfen.

Für die Corona-Forschung hat die Synchrotronlichtquelle BESSY II am HZB den Zugang über ein Fast-Track-Verfahren auch während der strengsten Lockdown-Phasen ermöglicht. Gleich nachdem Anfang 2020 das Genom des neuartigen Coronavirus SARS-CoV2 sequenziert wurde, starteten die ersten Messungen von Virenproteinen an BESSY II.

  • Ein erster großer Erfolg Anfang 2020 war die Entschlüsselung der dreidimensionalen Struktur der Hauptprotease des SARS-CoV2-Virus, die an BESSY II bereits im Februar 2020 gelang. Dieses Protein ist elementar im Lebenszyklus des Coronavirus, weil es an der Vermehrung der Viren beteiligt ist. Die Kenntnis seiner 3D-Struktur hilft bei der Suche nach geeigneten Wirkstoffen, die an das Protein andocken und es in seiner Funktion behindern. Denn ohne Information über das Ziel-Protein gleicht die Suche nach einem Wirkstoff der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen. Die „strukturbasierte Wirkstoffforschung“ hilft, aus der Vielzahl möglicher Substanzen die besten Kandidaten für Wirkstoffe zu identifizieren.  > zur News
  • Das BMBF fördert derzeit die beiden Projekte „CTS-COV-2“ und „STOP CORONA“ an den beiden Synchrotronstrahlungsquellen PETRA III und BESSY II. In beiden Projekten wurde die an BESSY II entschlüsselte Hauptprotease des Virus als Angriffspunkt für ein Medikament ausgesucht.
    • Im Projekt STOP-CORONA, welches als Kooperation des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB), der Uni Lübeck und der Uni Würzburg begann, geht es darum kleine organische Substanzen, sogenannte Fragmente zu benutzen, um aktive Oberflächen der viralen Hauptprotease zu identifizieren. Für dieses Fragment-Screening hat das HZB zwei Bibliotheken zur Verfügung F2X-Entry mit 96 Substanzen und F2X-Universal mit 1103 Substanzen. In einem ersten Schritt wurden Kristalle der Hauptprotease gegen die F2X-Entry Bibliothek getestet. Aus den erhaltenen Bindern konnte durch Optimierung eine stärker bindende Folgesubstanz identifiziert werden. Diese Substanz befindet sich momentan in Bindestudien und wird weiter optimiert werden.

Diese Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Wirkstoffforschung gegen SARS-CoV-2. Denn Medikamente werden weiterhin dringend benötigt, um Covid19 in den Griff zu bekommen.  Die Corona-Forschung an Synchrotronstrahlungsquellen beschränkt sich aber nicht auf Röntgenstrukturanalyse. Weitere Experimente sind aktuell in Vorbereitung oder werden ausgewertet:

  • Ein Team des MPI für Chemie untersucht an BESSY II den Ausstoß von Aerosolpartikeln bei verschiedenen Tätigkeiten wie Sprechen, Singen oder Husten mit Hilfe der Mikrospektroskopie
  • Am Röntgenmikroskop von BESSY II ist es einem Team der Freien Universität Berlin und des HZB um Prof. Dr. Gerd Schneider gelungen, Coronaviren in Zellen räumlich darzustellen. Aktuell untersuchen sie, wie die Virusaufnahme durch klinisch zugelassene Medikamente aus der Gruppe der Antidepressiva blockiert wird.

Berichterstattung (Medien und Veranstaltungen)


Synchrotron Radiation News 34

29.06.2021 Synchrotron Radiation News (vol 34)
Keeping science going at BESSY II

Dieser Artikel stellt dar, wie die Teams des Elektronenspeicherrings  während der Pandemie gearbeitet haben, damit die Forschung weiter getrieben werden kann. (Artikel in Englisch).
Synchrotron Radiation News hat eine Serie erstellt, in der Lichtquellen auf der ganzen Welt davon berichten, wie sie die Pandemie erleben: "How Has COVID-19 Affected Operations and Research?".  Mehr >


DESY-Forscherin Wiebke Ewert zeigt auf einer sogenannten Elektronendichtekarte, wo ein Wirkstoffkandidat (grün) an die Hauptprotease des Coronavirus (blau) bindet. © DESY/Christian Schmid

29.06.2021 Komitee für Synchrotronforschung (KFS)
Synchrotrons beschleunigen Corona-Forschung 

 

Das Komitee für Forschung mit Synchrotronstrahlung hat in dieser Meldung die Forschungsergebnisse gesammelt, die an Synchrotronquellen in Deutschland und der ESRF in Grenoble erzielt werden konnten. Darunter natürlich auch Ergebnisse an BESSY II.

Berlin Science Week, Vortrag von Manfred Weiss

10.11.2020 Berlin Science Week From Protein to medecine (HZB Kanal auf youtube)


Proteine sind die Bausteine des Lebens. Wie die Proteinkristallografie bei der Entwicklung von Wirkstoffen gegen Erkrankungen helfen kann, erklärt Dr. Manfred Weiss (Leiter der Joint research group macromolecular crystallography). Vortrag auf Englisch.

SARS-CoV-2 Forschung am HZB.

23.06.2020 Helmholtz-Gesellschaft (online):
Virusproteine im Röntgenblick


Abbildung: ARD Mittagsmagazin Das Erste (ARD):  Die Suche nach dem Corona-Medikament

20.05.2020 Mittagsmagazin Das Erste (ARD):  Die Suche nach dem Corona-Medikament


Nature

15.05.2020 Nature-Artikel The sprint to solve coronavirus protein structures - and disarm them with drugs


rbb in der Proteinkristallographie des HZB

4.05.2020 - Beitrag des rbb: Forscher nutzen für die Suche nach einem Wirkstoff den Teilchenbeschleuniger BESSY II.  Video online verfügbar bis 11.05.2020.


Deutschlandfunk

14.04.2020 Deutschlandfunk: Shutdown für Teilchenbeschleuniger / Audio


Vporschaubild für das rbb Video "Wirksstoff-Forschung an BESSY II"

1.04.2020 - Beitrag des rbb: Wirksstoff-Forschung an BESSY II  - online verfügbar bis zum 8.04.2020

 


Helmholtz.de

23.03.2020 Helmholtz Gemeinschaft: Blaupause für einen Wirkstoff gegen das neue Coronavirus


Welt der Physik

20.03.2020 Welt der Physik: Das erleichtert die Suche nach passenden Wirkstoffen


NDR Video

13.03.2020 - Beitrag des NDR: Neuer Wirkstoff aus Lübeck soll gegen Coronavirus helfen


Vernetzt in der Corona-Forschung

Forscherinnen und Forscher auf der ganzen Welt arbeiten mit Hochdruck an Wirkstoffen gegen das Corona-Virus. Das HZB ist Teil dieser Forschungsinitiativen: Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet als Deutschlands größte Forschungsorganisation wichtige Beiträge, um durch Spitzenforschung die Corona-Krise zu bewältigen (zur Themenseite). Die europäischen Betreiber von Synchrotronquellen und FELs haben sich zur strategischen Initiative LEAPS (League of European Accelerator-based Photon Sources) zusammengeschlossen. Gemeinsam kämpfen wir europaweit gegen SARS-CoV-2. Themenseite "Research at LEAPS facilities fighting COVID-19". Auch international ist das HZB mit Synchrontons und FELs bei lightsources.org vernetzt. Mehr über die an internationalen Quellen laufende Corona-Forschung finden Sie auf der Themenseite "lightsource research on SARS-CoV-2".


News des HZB zur Corona Forschung an BESSY II

Hier finden Sie aktuelle Beispiele für Forschungsprojekte zum Coronavirus.

Weitere Publikationen

Kristallstruktur von SARS-CoV-2 gemessen am HZB:
Linlin Zhang; Daizong Lin; Xinyuanyuan Sun; Ute Curth;  Christian Drosten; Lucie Sauerhering; Stephan Becker; Katharina Rox; Rolf Hilgenfeld: Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease provides a basis for design of improved α-ketoamide inhibitors, Science 20 Mar 2020: eabb3405
doi: 10.1126/science.abb3405
 
 
Struktur des Zika-Virus gemessen am HZB:
Lei, J.; Hansen, G.; Nitsche, C.; Klein, C.D.; Zhang, L.; Hilgenfeld, R.: Crystal structure of Zika virus NS2B-NS3 protease in complex with a boronate inhibitor , Science 353 (2016), p. 503-505
doi: 10.1126/science.aag2419
 
Struktur des MERS-COV Virus gemessen am HZB:
Lei, J.; Hilgenfeld, R.: Structural and mutational analysis of the interaction between the Middle-East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) papain-like protease and human ubiquitin. , Virologica Sinica 31 (2016), p. 288-299
doi: 10.1007/s12250-016-3742-4