© Gutmann 2025 | MPI-CBG. Grafische Darstellung des Sensorproteins cGAS (cyan), das an DNA (gelb) bindet. Im Hintergrund sind SARS-CoV-2 Viruspartikel (grau) zu sehen. Der cGAS–DNA-Komplex wurde mit AlphaFold3 modelliert. Die Struktur der Viruspartikel stammt aus der NIH-3D-Datenbank (kbrowne. SARS-CoV-2 Virion. Version 2. NIH 3D. Veröffentlicht 2020. https://3d.nih.gov/entries/3DPX-014820).
Wenn das SARS-CoV-2-Virus in Zellen eindringt und sich vermehrt, verursacht es Kollateralschäden. Dabei kann zelleigene DNA aus dem Zellkern und den Mitochondrien in das Zytoplasma austreten – ein Ort, wo DNA nicht hingehört. Normalerweise schlägt die Zelle dann Alarm: Das Sensorprotein cGAS erkennt diese DNA und löst eine Immunreaktion aus. Während einer COVID-19-Erkrankung ist diese unmittelbare Immunantwort jedoch typischerweise verzögert. Diese Verzögerung gibt dem Virus Zeit, sich zu vermehren, bevor andere menschliche Abwehrsysteme einsetzen.
Eine aktuelle Studie unter der Leitung von Theresia Gutmann in der Forschungsgruppe von Anthony Hyman am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden, die in PNAS veröffentlicht wurde, deckt einen neuen Mechanismus auf, der erklären könnte, warum cGAS zu Beginn der Erkrankung inaktiv bleibt.
Um zu verstehen, wie SARS-CoV-2 das Immunsystem beeinträchtigt, konzentrierten sich die Forschenden auf einen der wichtigsten strukturellen Bestandteile des Virus: das sogenannte Nukleokapsidprotein, welches in großen Mengen in der infizierten Zelle produziert wird. Dessen Hauptfunktion besteht darin, das virale Erbmaterial – welches nicht wie unser Erbmaterial aus DNA, sondern aus RNA besteht – so zu verpacken, dass es in die winzigen Viruspartikel passt. Das Team untersuchte das Zusammenspiel zwischen dem Nukleokapsidprotein von SARS-CoV-2 und dem DNA-Immunsensor cGAS. Biochemische und biophysikalische Experimente zeigten, dass das Nukleokapsidprotein nicht nur an RNA, sondern auch an DNA bindet. „Diese starke DNA-Bindung war unerwartet, da das Nukleokapsidprotein ein spezialisiertes RNA-Bindeprotein ist. Es ist also darauf ausgerichtet, die virale RNA zu binden. Diese unterscheidet sich jedoch strukturell stark von unserer DNA“, sagt David Kuster, ein Erstautor der Studie. Das virale Nukleokapsidprotein maskiert die DNA vor der Erkennung durch cGAS und kann so eine Immunantwort verhindern.
Damit entdeckten die Wissenschaftlerinnnen und Wissenschaftler eine weitere Strategie des Coronavirus, mit der es sich vor unserem Immunsystem verstecken kann. Ob dieser Trick eine gängige Taktik anderer Viren ist, um das Immunsystem zu umgehen, könnten zukünftige Studien zeigen.
Gutmann, Theresia, David Kuster, and Anthony A. Hyman. SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein Directly Prevents cGAS–DNA Recognition through Competitive Binding. Proceedings of the National Academy of Sciences 122 (2025). June 23, 2025. doi:10.1073/pnas.2426204122.