Was ist eine Furin-Spaltstelle — und warum streiten Wissenschaftler darüber?
Wie Virologen eine genetische Sequenz lesen, die man nicht sehen kann — und warum diese Sequenz im Zentrum der Ursprungsdebatte steht.
Was ist eine Furin-Spaltstelle — und warum streiten Wissenschaftler darüber?
Wer die Debatte um den Ursprung von SARS-CoV-2 verfolgt, stößt früher oder später auf einen Begriff: Furin-Spaltstelle. Er klingt technisch, ist aber erklärbar. Und er ist wichtig — denn er liegt im Zentrum einer der größten offenen Fragen der Pandemie.
Wie ein Virus in eine Zelle kommt
SARS-CoV-2 ist ein Coronavirus. Auf seiner Oberfläche sitzt das sogenannte Spike-Protein — ein Molekül, das wie ein Schlüssel funktioniert. Es dockt an menschliche Zellen an und ermöglicht dem Virus den Eintritt.
Damit dieser Eintritt funktioniert, muss das Spike-Protein in zwei Teile gespalten werden: S1 und S2. Erst dann kann der Virus die Zellmembran überwinden.
Wer spaltet? Ein Enzym. Und welches Enzym das ist, hängt davon ab, welche Erkennungssequenz im Spike-Protein vorhanden ist.
Was Furin damit zu tun hat
Furin ist ein Enzym, das in menschlichen Zellen vorkommt — besonders in den Atemwegen, im Darm, in der Lunge. Es erkennt eine bestimmte Aminosäurefolge und schneidet dort durch.
Bei SARS-CoV-2 findet sich an der Schnittstelle zwischen S1 und S2 genau eine solche Erkennungssequenz: PRRA (Prolin-Arginin-Arginin-Alanin). Diese vier Aminosäuren werden durch 12 zusätzliche Nukleotide im Erbgut des Virus kodiert — eine Insertion, die bei keinem der bekannten nächsten Verwandten von SARS-CoV-2 vorkommt.
Das Resultat: Furin schneidet das Spike-Protein sehr effizient. Das macht den Virus besonders infektiös — vor allem in den oberen Atemwegen.
Wie man eine Furin-Spaltstelle „sieht"
Viren sind winzig — rund 100 Nanometer. Ein menschliches Haar ist etwa 80.000 Nanometer dick. Einzelne Aminosäuren sind noch viel kleiner. Man kann sie nicht unter einem Mikroskop lesen.
Was man stattdessen tut:
Schritt 1 — Sequenzierung: Aus einem Patientenabstrich wird die virale RNA extrahiert, in DNA umgeschrieben und mit modernen Verfahren (Next-Generation-Sequencing) Buchstabe für Buchstabe gelesen. Das Ergebnis ist eine Abfolge von rund 30.000 Basenpaaren — das komplette Erbgut des Virus.
Schritt 2 — Übersetzung: Ein Computerprogramm übersetzt die Nukleotidsequenz in die entsprechende Aminosäuresequenz des Spike-Proteins.
Schritt 3 — Vergleich: Die Sequenz wird mit bekannten Coronaviren verglichen. Dabei fällt die PRRA-Insertion sofort auf — sie fehlt bei RaTG13 (dem nächsten bekannten Verwandten aus Fledermäusen) und bei allen anderen bekannten SARS-ähnlichen Viren.
Das ist keine Interpretation. Das ist eine Lesung des genetischen Textes.
Warum das so ungewöhnlich ist
Coronaviren entwickeln sich durch Mutation und Rekombination — natürliche Prozesse, die im Laufe von Jahrzehnten ablaufen. Furin-Spaltstellen kommen bei anderen Coronaviren vor, zum Beispiel bei einigen Fledermaus-Coronaviren aus anderen Gruppen.
Bei den sarbeco-Viren — der Gruppe, zu der SARS-CoV-2 gehört — ist eine solche Stelle bislang nicht bekannt. Sie ist bei SARS-CoV-2 einzigartig.
Das ist der Befund. Er ist unbestritten. Was er bedeutet, ist es nicht.
Zwei Erklärungen — und was sie jeweils brauchen
Erklärung 1 — Natürliche Entstehung: Die Furin-Spaltstelle entstand durch Zufall, durch Rekombination oder schrittweise Mutation in einem bislang unbekannten Wirtstier. Das ist biologisch möglich. Es fehlt dafür jedoch bis heute das Zwischenwirtstier — also das Tier, in dem SARS-CoV-2 oder ein direkter Vorläufer die Furin-Spaltstelle entwickelt haben soll.
Erklärung 2 — Laborentstehung: Die Insertion wurde in einem Laborexperiment eingebracht — entweder gezielt (Gain-of-Function-Forschung) oder als unbeabsichtigtes Nebenprodukt von Serial-Passage-Experimenten. In der Laborforschung ist das Einbauen solcher Stellen eine bekannte Technik, um die Infektiosität von Viren zu testen.
Beide Erklärungen sind Stand heute wissenschaftlich möglich. Keine ist bewiesen.
Was das mit der Pandemie zu tun hat
Die Furin-Spaltstelle ist nicht die einzige offene Frage zum Ursprung des Virus. Aber sie ist eine der präzisesten — weil sie nicht auf vagen Eindrücken basiert, sondern auf einer messbaren, reproduzierbaren Beobachtung im Erbgut.
Wer verstehen will, warum der Streit über den Ursprung von SARS-CoV-2 bis heute nicht beigelegt ist, muss diese Sequenz kennen. Sie ist der Grund, warum viele Wissenschaftler — auch solche, die eine natürliche Herkunft für wahrscheinlich halten — sagen: Die Frage ist noch nicht beantwortet.
Primärquellen: Coutard et al. (2020), Antiviral Research — erste Beschreibung der FCS bei SARS-CoV-2. Andersen et al. (2020), Nature Medicine — „The proximal origin of SARS-CoV-2". Cochrane-kompatible Sequenzdaten: GISAID, GenBank.