Wie sieht das Coronavirus aus?

Das Coronavirus ist unsichtbar; man kann es mit bloßem Auge nicht sehen - und das ist ein großes Problem.
Wenn ein Haus lichterloh in Flammen steht, dann erkennen wir die Gefahr sehr leicht. Wir würden sofort reagieren: Das Haus verlassen, die Feuerwehr rufen und die Nachbarn warnen. Beim Coronavirus ist die Gefahr leider nicht so klar erkennbar; man kann SARS-CoV-2 weder sehen noch anfassen. Zwischen Infektion und der Erkrankung vergehen einige Tage (1) und dann im Mittel noch einmal 16 Tage bis zum Tod - im schlimmsten Fall (2).
Stell dir eine Katastrophe vor, die in New York City 32.362 Menschen tötet. Genau diese Zahl – ein Toter pro 250 Einwohnern – ist in den letzten Monaten in New York an COVID-19 gestorben (3). Die Unsichtbarkeit, Ungreifbarkeit der Bedrohung macht es schwierig, die Gefahr richtig einzuschätzen und entsprechende Schutzmassnahmen zu ergreifen: Masken zu tragen und Abstand zu halten. Es ist schwer, sich einer unsichtbaren Bedrohung bewusst zu werden und noch schwieriger, wenn man die Bedrohung nicht versteht.

Deswegen wollen wir, dass Menschen das Virus sehen, oder noch besser: Es anfassen können - und dafür haben wir ein dem aktuellen Wissenstand entsprechendes 3D-Modell entworfen.
Und das Beste daran: Wir stellen die Druckdateien kostenfrei zur Verfügung, weil unsere Arbeit mit öffentlichen Geldern finanziert wird. (Bei Verwendung der Druckdateien bitten wir um einen Hinweis auf die Coronavirus Structural Task Force als Urheber.)

Unser Modell sieht anders aus als die Coronaviren aus den Medien. Warum?

Zunächst einmal gilt zurzeit einfach jeder beliebiger Stachelball in den Medien als Coronavirus. Aber „unser“ Virus unterscheidet sich aber auch von der Illustration des CDC, die von den beiden medizinischen Illustratoren Alissa Eckert und Dan Higgins erschaffen wurde. Die Hauptunterschiede zwischen deren rot-grauen Darstellung und unserer sind:

• Der Virus ist nicht wirklich rund, eher etwas wobbelig. Das zeigt unser 3D-Druck auch.
• Die Anzahl der E-Proteine (orange), M-Proteine (gelb) und Stacheln (grün) stimmt mit den neuesten Erkenntnissen überein. (4)
• Die Stacheln sind länger als in der CDC-Abbildung, weil wir jetzt mehr über die Struktur des Virus wissen
• Die Virushülle ist im Vergleich zu den Stacheln kleiner. Die Größe variiert und die Größe unseres Modells ist ein Durchschnittswert.
• Die Stacheln sind glykolisiert, und dadurch werden sie unregelmäßiger (und schleimiger). Die Glykosilierung ist in der Animation (unten) grau abgebildet. Das könnte man am Modell mit Watte darstellen, die man an den Stacheln anbringen könnte.
• Wir zeigen das E-Protein (gelb) als fünfzähligen Pore. Ob das eine korrekte Annahme ist, bleibt abzuwarten. Wenn du darüber mehr erfahren möchtest, siehe hier.
• Wir haben uns für eine Farbgebung entschieden, die der schleimigen, feuchten Umgebung entspricht, in der das Virus Wirtszellen befällt. (Die rote und graue Farbwahl des CDC zielt darauf ab, die Bedrohung zu verdeutlichen, die das Virus darstellt. (5)

Wir haben auch ein Rhinovirus und einen Antikörper im selben Maßstab in den Dateien hochgeladen. Der Antikörper bindet spezifisch an den Stachel. Auf diese Weise erkennt das Immunsystem den Virus – und am Rhinovirus kann man gut erkennen, wie groß SARS-CoV-2 im Vergleich zu anderen Viren ist. Eigentlich sollte man es "Viruspartikel" nennen, denn es handelt sich dabei nur um die Transportform des Virus, mit der es verbreitet wird. Wenn es eine Wirtszelle befällt, werden aus dem im Virion enthaltenen Erbgut viele weitere Moleküle produziert, die die Wirtzelle in ihrem Sinn ez ueiner Virusfabrik umbauen - diese Proteine sind auch ein Teil des Virus, und ein wichtiger Bestandteil unserer Forschung.

Erstelle Dein eigenes 3D Modell! Hier kannst du die Dateien und die Anleitung zum 3D Druck und der Gestaltung finden!

Quellen:

(1) Rothan Hussin A., and Byrareddy Siddappa N. "The epidemiology and pathogenesis of coronavirus disease (COVID-19) outbreak." Journal of autoimmunity (2020): 102433. pmid:32113704

(2) https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/26/7/20-0282_article

(3) 32.362 deaths by 31^th of July 2020 as reported by the New York Times in 8.4 million inhabitants (US Census Bureau) gives 0,39 %, roughly equalling 1 in 250.

(4) https://www.nytimes.com/2020/04/01/health/coronavirus-illustration-cdc.html

Dr. Andrea Thorn

Dr. Andrea Thorn ist Spezialistin für die Strukturlösung mit kristallographischen Methoden und Kryo-Elektronenmikroskopie.

Sie hat in der Vergangenheit zu Programmen wie SHELX, ANODE und (etwas) PHASER beigetragen. Ihre Arbeitsgruppe entwickelt die Diffraktionsdaten-Analysesoftware AUSPEX, ein neuronales Netzwerk zur Sekundärstrukturannotation in Kryo-EM Dichtekarten (Haruspex) und ermöglicht anderen Wissenschaftlern die Lösung schwieriger Strukturen.

Andrea hat eine Leidenschaft für Strukturbiologie und ist gut darin, Leute zusammenzubringen. Deswegen (unter Anderem) ist sie die Hauptkoordinatorin dieses Projektes.