Accueil Santé & Bien-être Tous les variants du SRAS-CoV-2 bloqués par un simple peptide à l’efficacité...

Tous les variants du SRAS-CoV-2 bloqués par un simple peptide à l’efficacité neutralisante nanomolaire

57
0

Dans une étude récente publiée dans la revue PNASdes chercheurs finlandais et américains ont découvert un nouveau peptide à répétition heptadique 2 (HR2) qui inhibe le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) sans aucune modification chimique.

Étude : Inhibition nanomolaire de l'infection par le SARS-CoV-2 par un peptide non modifié ciblant l'intermédiaire préhairpin de la protéine spike. Crédit image : Kateryna Kon / ShutterstockÉtude : Inhibition nanomolaire de l’infection par le SARS-CoV-2 par un peptide non modifié ciblant l’intermédiaire préhairpin de la protéine spike. Crédit image : Kateryna Kon / Shutterstock

Fond d’écran

Le SRAS-CoV-2 évolue en permanence, toutes ses variantes préoccupantes (VOC) abritant des mutations dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) de sa glycoprotéine de pointe (S), ce qui rend inefficaces tous les vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et les thérapies par anticorps monoclonaux (mAb).

Il existe un besoin urgent d’antiviraux plus efficaces contre le SRAS-CoV-2, en particulier ceux qui ciblent des structures et des traitements moins vulnérables à la mutation (par exemple, le faisceau de six hélices des répétitions heptad 1 et 2 (HR1-HR2) du S du SRAS-CoV-2).

Auparavant, les chercheurs ont utilisé plusieurs approches d’ingénierie structurelle pour fabriquer des inhibiteurs à base de HR2 plus efficaces basés sur des segments de 36 acides aminés des résidus 1168-1203 du SARS-CoV-2 S.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont découvert qu’un peptide HR2 non modifié du SARS-CoV-2 couvrant les résidus S 1162-1203, appelé longHR2_42, présentait des propriétés inhibitrices du SARS-CoV-2 bien meilleures que toutes les tentatives précédentes. Ils ont caractérisé le faisceau HR1-HR2 à l’aide d’une méthode d’échafaudage moléculaire pour déterminer sa structure cryo-microscopique électronique (cryo-EM) à haute résolution du longHR2_45 lié à HR1.

Ensuite, ils ont conçu un peptide HR2 étendu avec une région N-terminale plus longue couvrant les résidus d’acides aminés 1159-1179 en utilisant Coot qui a atteint l’inhibition du SARS-CoV-2 dans la gamme nanomolaire (nM). Ils ont raffiné la structure dans Rosetta en utilisant le protocole de raffinement de structure automatisé. De même, ils ont évalué la formation du complexe HR1-HR2 en utilisant la fluorescence intrinsèque sur une électrophorèse sur gel de polyacrylamide natif clair (CN-PAGE).

Les chercheurs ont développé deux tests pour détecter la formation de complexes entre les variantes de HR2 et HR1 et un test de fusion cellulaire pour tester les effets de l’extension N-terminale de HR2 sur l’inhibition de la fonction de fusion membranaire de SARS-CoV-2 S.

Le premier essai a utilisé la surface cellulaire de Escherichia coli pour afficher les peptides HR2 sur un échafaudage protéique de la protéine OmpX à permutation circulaire améliorée (eCPX). Ensuite, les chercheurs ont incubé ces cellules avec une protéine fluorescente verte (GFP) étiquetée HR1 et des cellules positives à la GFP exprimant des peptides HR2 qui se lient à HR1, qu’ils ont sélectionnées en utilisant le triage des cellules activées par fluorescence (FAC). Le deuxième essai a utilisé l’affichage de l’acide ribonucléique messager (ARNm) pour détecter la formation du complexe HR2-HR1.

Lire aussi :  La nanotransfection des tissus s'avère prometteuse comme traitement de la perte musculaire traumatique

Résultats de l’étude

Le nouveau peptide HR2 étendu à l’extrémité N-terminale développé dans la présente étude a montré une inhibition environ 100 fois plus puissante de tous les principaux variants du SRAS-CoV-2, avec une concentration inhibitrice semi-maximale (IC50) de ∼1 nM, évaluée par un test de fusion cellulaire. Notamment, il présentait une activité inhibitrice ∼10 fois inférieure à celle du variant Omicron. Trois mutations dans la région HR1 d’Omicron – Q954H, N969K et L981F – toutes nichées dans la région située entre HR1 et l’extension N-terminale de HR2, expliquent l’activité inhibitrice plus faible de longHR2_42.

Schéma de l’infection par le SARS-CoV-2 et de l’inhibition par les peptides HR2. (I) SARS-CoV-2 se lie au récepteur ACE2 de la cellule hôte par une interaction avec le domaine S1 de la protéine S. (II) Après clivage par les protéases de la cellule hôte, le domaine S1 est libéré et le domaine S2 de la protéine S s’étend dans la membrane de la cellule hôte. (III) Déclenché par un pH légèrement acide, le domaine S2 se replie en attirant la membrane virale et celle de la cellule hôte à proximité immédiate, et (IV) le repliement des domaines HR1 et HR2 catalyse la fusion de la membrane virale avec celle de la cellule hôte. (V) En présence de l’inhibiteur longHR2_42, la protéine S engage le récepteur de la cellule hôte de manière similaire où (VI) après clivage, l’inhibiteur longHR2_42 se lie au domaine HR1 qui (VII) empêche le repliement des domaines HR1 et HR2 ensemble et bloque la fusion de la membrane. Dans ce modèle, seul un sous-ensemble des sites de liaison potentiels pour l’inhibiteur doit être occupé afin de bloquer la fusion.

Contre le Delta VOC, la CI50 variaient presque du simple au quintuple entre le test d’infection par le VSV-SARS-CoV-2 et les tests d’infection authentiques par le SRAS-CoV-2.

En outre, les chercheurs ont noté que la protéine longueHR2_42 ne présentait pas une augmentation correspondante de l’affinité apparente pour HR1 dans les trois essais de liaison décrits dans l’étude. Il y a deux explications possibles à ce phénomène. Premièrement, ces essais n’étaient pas assez sensibles pour détecter de légers changements d’affinité. Cependant, il est plus probable que d’autres facteurs aient affecté l’efficacité anti-SARS-CoV-2 des peptides dérivés de HR2.

Lire aussi :  Résultats du COVID-19 chez les personnes atteintes d'immunodéficience commune variable

L’imagerie de virus uniques a révélé que neuf à douze protéines S sont nécessaires à la fusion du SRAS-CoV-2 avec les récepteurs des cellules hôtes ; par conséquent, une seule protéine inhibitrice pourrait empêcher la fusion. Par conséquent, une seule protéine inhibitrice pourrait empêcher la fusion. De plus, le clivage de la protéine S nécessite la protéase transmembranaire sérine 2 (TMPRSS2) ou la cathepsine. Comme les chercheurs ont ajouté la dynasore-OH, un inhibiteur de la dynamine, pour inhiber la cathepsine dans les expériences de lavage, cela a permis d’établir un intermédiaire pré-hairpin de la protéine S du SRAS-CoV-2 pour la liaison peptidique. Ainsi, en l’absence de TMPRSS2, l’association entre le virus et le peptide était faible, ce qui a limité la durée de l’inhibition à seulement 15 à 20 minutes. Néanmoins, l’affinité accrue observée du longHR2_42 était indépendante des protéases de la cellule hôte nécessaires au clivage du S.

Conclusions

La région hélicoïdale HR2 du SRAS-CoV-2 S a montré qu’elle pouvait constituer une source de produits thérapeutiques anti-SARS-CoV-2 puissants, dérivés de peptides, qui agiraient contre ses COV et des virus apparentés plus éloignés. En outre, le peptide longHR2_42 a eu une longue durée d’inhibition (plus de trois heures) malgré le lavage dans les essais d’infection virale, ce qui suggère qu’il ciblait un intermédiaire pré-hairpin de la protéine S du SRAS-CoV-2. En effet, les données de l’étude ont apporté un soutien supplémentaire à l’intermédiaire pré-hairpin de la glycoprotéine S du SRAS-CoV-2.

Selon les auteurs, l’extension de la séquence peptidique longue deHR2_42 pourrait améliorer sa puissance. En outre, l’optimisation de sa séquence pourrait encore améliorer son activité et fournir une plate-forme pour le développement d’autres nouveaux peptides spécifiques de la variante du SRAS-CoV-2.

Référence du journal :

  • Inhibition nanomolaire de l’infection par le SRAS-CoV-2 par un peptide non modifié ciblant l’intermédiaire préhairpin de la protéine spike. Kailu Yang, Chuchu Wang, Alex J. B. Kreutzberger, Ravi Ojha, Suvi Kuivanen, Sergio Couoh-Cardel, Serena Muratcioglu, Timothy J. Eisen, K. Ian White, Richard G. Held, Subu Subramanian, Kendra Marcus, Richard A. Pfuetzner, Luis Esquivies, Catherine A. Doyle, John Kuriyan, Olli Vapalahti, Giuseppe Balistreri, Tom Kirchhausen, et Axel T. Brunger, PNAS 2022, DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.2210990119, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2210990119