Zellplasma

mRNA-Impfstoff:
Nur im Zellplasma.

An den Ribosomen wird das neue Protein produziert, genau nach der genetischen Information der mRNA. Danach wird die mRNA vollständig abgebaut. 


So gelangt der mRNA-Impfstoff ins Innere der Zelle


Um unser Immunsystem zu trainieren und auf einen möglichen Angriff von Coronaviren vorzubereiten, wird bei der Impfung die genetische Bauanleitung für einen kleinen Baustein dieses Virus in den Körper injiziert: das Spike-Protein. Das sind jene Eiweißmoleküle, die wie kleine Stachel auf der äußeren Hülle von SARS-CoV-2 sitzen. Ist dieser Bauplan erst einmal in unseren Zellen, wird er abgelesen, und unsere Zellen produzieren Spike-Proteine. Darauf reagiert unser Immunsystem, indem es unter anderem Antikörper dagegen bildet, die bei einer Infektion mit Coronaviren vor einer schweren Erkrankung schützen.


Doch wie gelangt diese genetische Bauanleitung in das Innere unserer Zellen?


Die Bauanleitung ist die sogenannte messenger RNA (Boten-RNA), kurz mRNA. Ein mRNA-Molekül ist eine kurze Nukleotidkette. Die Reihenfolge der Nukleotide bildet den genetischen Code, der an den Ribosomen im Zellplasma abgelesen wird. Dieser Prozess findet statt, um Proteine herzustellen.

mRNA-Moleküle mit der Bauanleitung für Spike-Proteine können im Labor auf relativ einfache Weise hergestellt werden. Damit diese jedoch überhaupt ins Zytoplasma und zu den Ribosomen gelangen können, müssen sie vorher in eine Hülle verpackt werden. Andernfalls würden Spaltenzyme im Körper, sogenannte Ribonukleasen, die mRNA-Moleküle abbauen.

Bei der Hülle handelt es sich um sogenannte Lipid-Nanopartikel, winzige Kügelchen mit einem Durchmesser von etwa 100 Nanometern, die aus einer Schicht aus Lipiden, Fettmolekülen, aufgebaut sind. Diese kleinen Fettkapseln erhöhen nicht nur die Stabilität des mRNA-Impfstoffs, sondern dienen auch als Transportmittel: Sie erleichtern das Eindringen ins Innere der Zelle, indem die Kapseln von der äußeren Zellmembran ins Innere eingestülpt werden. Anschließend setzen die Kapseln die mRNA-Moleküle ins Zytoplasma frei.


Ribosomen nutzen Impfstoff-mRNA als genetischen Bauplan für das Spike-Protein


Sowohl körpereigene als auch körperfremde mRNA-Moleküle tragen an beiden Enden eine Art Kappe. Sobald ein mRNA-Molekül ins Zellplasma gelangt, erkennen die Ribosomen, die Proteinfabriken, diese Kappen und docken sich darüber an die mRNA an. Bildlich gesprochen sind diese Kappen also die Eintrittskarte der mRNA für die Proteinfabrik. Nach der Anbindung machen sich die Ribosomen sogleich daran, den genetischen Code auf der mRNA zu übersetzen, um daraus das entsprechende Eiweiß herzustellen. Dieser Prozess heißt Translation (Übersetzung).

Beim Impfstoff besteht die genetische Information der mRNA aus einer speziellen Abfolge von Nukleotiden, die wiederum einer bestimmten Abfolge von Aminosäuren entspricht. Das Ribosom liest die Nukleotidfolge ab und weiß dann, in welcher Reihenfolge es bestimmte einzelne Aminosäuren aneinander ketten muss, um so das Spike-Protein zu erzeugen.

Die Herstellung des Stachelproteins erfolgt ausschließlich im Zytoplasma. Wenn die mRNA vollständig abgelesen und in Spike-Protein übersetzt worden ist, wird sie anschließend von Ribonukleasen abgebaut und dabei in ihre einzelnen Nukleotide zerlegt. Das heißt: mRNA-Impfstoff ist nur im Zellplasma aktiv und gelangt nicht in den Zellkern.

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