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Mini-protéine conçue de novo contre le SARS-CoV-2

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Dans une étude récente publiée dans la revue International Journal of Molecular Sciences, les chercheurs ont caractérisé des formes tronquées de LCB1, une molécule de la famille des protéines. de novo-contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).

Étude : Plus petit, plus fort, plus stable : Variantes peptidiques d'une miniprotéine neutralisante du SRAS-CoV-2. Crédit image : Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock
Étude : Plus petit, plus fort, plus stable : Variantes peptidiques d’une miniprotéine neutralisante du SRAS-CoV-2. Crédit image : Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock

Contexte

Au cours de la première pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19), les options thérapeutiques étaient limitées, mais de nombreuses stratégies de traitement ont été développées, notamment des médicaments ciblant le SRAS-CoV-2. Les anticorps monoclonaux (AcM) dirigés contre la protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 sont les premiers médicaments approuvés. Les AcM se lient à la protéine S et empêchent la fixation du virus aux cellules hôtes. Récemment, deux médicaments oraux, le molnupiravir et le nirmatrelvir, ont été introduits.

La stratégie thérapeutique consistant à empêcher l’attachement du virus aux cellules hôtes est plus efficace lorsque les médicaments sont administrés au début de l’évolution clinique. Étant donné que les AcM thérapeutiques sont administrés en milieu hospitalier par perfusion intraveineuse, ils sont moins susceptibles d’être utilisés dans les phases initiales de la maladie.

En outre, la grande taille des anticorps pourrait également entraver la pénétration dans les tissus. C’est pourquoi la recherche se concentre sur l’exploration d’alternatives telles que les petites molécules capables d’inhiber les interactions entre le virus et les cellules hôtes. Au cours des deux dernières années, des protéines/peptides de plus petite taille ont été conçus par ordinateur, soit par de novo basée sur la structure du domaine de liaison au récepteur ou sur la structure des α-hélices N-terminales de l’enzyme 2 de conversion de l’angiotensine (ACE2), le récepteur de la cellule hôte.

Ces mini-protéines ou peptides pourraient se lier au RBD de manière similaire aux anticorps, empêchant ainsi les interactions avec l’ACE2. LCB1 est l’une de ces mini-protéines, qui a une longueur de 55 acides aminés et se replie en trois α-hélices. Produite de manière recombinante, il a été démontré que LCB1 se lie à RBD et inhibe efficacement les infections de cellules par le SARS-CoV-2.

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L’étude et les résultats

Dans la présente étude, les chercheurs ont tronqué LCB1 en n’hébergeant qu’une ou deux hélices α et ont évalué leur puissance antivirale. Les auteurs ont généré des versions plus petites de LCB1 portant l’hélice 1 (peptide LW25.5) et l’hélice 2 (LW26.5), et les deux hélices 1 et 2 (LW25.1). En outre, la version complète de LCB1 (LW25.3) avec un N-terminal acétylé et un C-terminal amidé a également été testée.

Ces variantes de LCB1 ont été évaluées pour leur capacité à inhiber l’interaction de l’ACE2 recombinante soluble avec le RBD. Ils ont trouvé que l’activité inhibitrice de LW25.3 était préservée dans le variant tronqué LW25.1, confirmant que l’hélice 3 n’était pas essentielle pour l’activité inhibitrice. De plus, les deux variantes à une seule hélice (LW25.5 et LW26.5.) étaient non fonctionnelles, ce qui implique que deux hélices étaient nécessaires pour les interactions avec RBD.

Un peptide 35-mer (LW32.4) a été identifié après une nouvelle troncature de l’hélice 2 C-terminale dans la variante à deux hélices (LW25.1), qui a également conservé le potentiel inhibiteur. Lors de recherches ultérieures, l’équipe a noté que LW32.4, LW25.1 et LW25.3 inhibaient efficacement l’infection des cellules A549 exprimant l’ACE2 humain et la protéase transmembranaire, sérine 2 (TMPRSS2) dans un test de neutralisation de pseudovirus.

Les trois hélices de LCB1 sont interconnectées par de courtes boucles composées d’un seul acide aminé entre les hélices 1 et 2 et de quatre acides aminés entre les hélices 2 et 3. Les hélices sont alignées de manière antiparallèle, de sorte que l’extrémité N-terminale de l’hélice 1 est adjacente à l’extrémité C-terminale de l’hélice 2. Cette proximité est la plus importante entre les résidus K2 et G39 distants de 8,7 Å. Ces résidus dans la variante LW25.1 ont été remplacés par la cystéine (LW25.13), introduisant le pont disulfure.

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De manière intrigante, l’équipe a noté une activité inhibitrice 20 fois et 9 fois plus forte que celles de LW25.3 et LW32.4, respectivement. Cela indique qu’un pont covalent entre les extrémités C et N du peptide stabilise la conformation bioactive. L’inhibition de la liaison RBD-ACE2 et la neutralisation du pseudovirus des variants sauvages SARS-CoV-2, Alpha, Beta, Delta et Omicron par LW25.3, LW25.13 et LW32.4 ont été testées.

Le variant Delta était sensible à l’inhibition par les trois peptides, tandis que les variants Alpha et Omicron étaient résistants. La susceptibilité de LW32.4 et LW25.13 au clivage protéolytique par la pepsine a été examinée. Alors que LW32.4 a été hydrolysé au niveau du site L31, LW25.13 a été résistant ou stable pendant au moins 60 minutes. Ceci était également cohérent avec une autre protéase, l’élastase des neutrophiles, exprimée dans les poumons enflammés. LW32.4 a été rapidement hydrolysé, alors que LW25.13 est resté intact.

Conclusions

En résumé, les chercheurs ont démontré que les formes tronquées de LCB1 contenant deux de ses trois hélices inhibaient les interactions RBD-ACE2 et conservaient l’activité neutralisante du SARS-CoV-2. En outre, la variante cyclique, LW25.13, présentait un potentiel de neutralisation environ 10 fois supérieur à celui de LW25.3. Le peptide, LW25.13, était également relativement plus stable face à l’action de la pepsine et de l’élastase neutrophile.

Puisque les peptides étaient des produits de synthèse chimique plutôt que d’expression de protéines recombinantes, ils pouvaient être modifiés chimiquement, par exemple par l’inclusion d’acides aminés non protéinogènes. Ces modifications pourraient stabiliser davantage le peptide et améliorer la force et l’étendue de l’activité antivirale. Dans l’ensemble, les résultats indiquent que LW25.13 pourrait représenter un candidat prometteur pour une intervention thérapeutique contre le SRAS-CoV-2.

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Apasionado del running, vegano a los 25 años y comercial de la ropa, me incorporé al equipo de redacción de AltaVision.news en noviembre de 2021