Une étude récente publiée sur bioRxiv* Le serveur de préimpression a illustré le regroupement distinct amélioré de particules pseudotypées (PP) exprimant la variante delta du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Étude : La protéine de pointe SARS-CoV-2 de la variante Delta favorise uniquement l’agrégation de particules virales pseudotypées. Crédit d’image : NIAID
Sommaire
Arrière-plan
Les variantes génétiques du SRAS-CoV-2 persistent à évoluer à mesure que le virus se propage dans le monde, et chaque variante virale mutée a le potentiel d’échapper à l’immunité adaptative et de renouveler la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Le SRAS-CoV-2 est un virus à acide ribonucléique (ARN) enveloppé avec un génome monocaténaire de sens positif et des glycoprotéines de pointe (S) à sa surface.
La protéine S du SRAS-CoV-2 est un antigène hautement immunogène qui induit une réponse anticorps neutralisante significative et est codée par les vaccins à ARN messager (ARNm) COVID-19 sensiblement efficaces. Étant donné que la protéine S joue un rôle vital dans l’entrée et l’immunité de l’hôte SARS-CoV-2, ses mutations doivent être étroitement surveillées.
Les patients COVID-19 infectés par la lignée SARS-CoV-2 B.1.617.2 (variante Delta) connaissent une infection initiale rapide avec une charge virale supérieure aux variantes virales précédentes. En outre, des rapports récents ont suggéré que les PP de la protéine S de la souche SARS-CoV-2 Delta provoquent un taux d’infection initial plus rapide des cellules cibles que celles présentant le S des autres variants du SARS-CoV-2.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les scientifiques ont recherché un lien ultrastructural avec le taux d’infection initial élevé du SRAS-CoV-2 des PP variants Delta. Pour cela, l’équipe a analysé les propriétés structurelles des PP dérivés des virus de la leucémie murine (MLV) hébergeant des protéines S de diverses variantes du SRAS-CoV-2 par microscopie électronique à transmission à coloration négative (TEM). Les protéines CoV S évaluées provenaient de la souche mutante SARS-CoV-2 D614G, de la variante Delta, de la variante Alpha, de la sous-lignée Delta AY.4.2 et de la sous-lignée Omicron BA.1. De plus, l’équipe a également évalué les PP chauves dépourvus de protéines SARS-CoV-2 S.
Des cellules de rein embryonnaire humain 293T (HEK293T) ont été utilisées pour les cultures cellulaires et la génération de PP de la protéine S des variantes du SRAS-CoV-2. La concentration et la taille des S PP du SRAS-CoV-2s ont été profilées à quatre heures, 24 heures et une semaine à l’aide d’une analyse de suivi des nanoparticules (NTA). Les évaluations supplémentaires effectuées dans cette étude comprennent la microscopie électronique cryogénique (cryo-EM) et la cytométrie en flux.
Coloration négative TEM des agrégats Delta et Delta AY.4.2 observée 4 heures après la récolte des cellules productrices. (A) Delta et Delta AY.4.2 Agrégats PP représentant une gamme de tailles au point temporel de 4 heures. Le nombre de PP estimés par agrégat est indiqué dans le coin supérieur droit de chaque image et la surface occupée par l’agrégat est indiquée dans le coin inférieur droit. Deux agrégats Delta AY.4.2 PP sont étiquetés, tous les autres représentés sont des Delta PP (non étiquetés). (B) Les zones encadrées en A sont agrandies à droite de chaque image. Les flèches bleues mettent en évidence les interactions des pointes de pointe qui se produisent entre les PP à la périphérie des agrégats. (C) Les graphiques montrent des listes ordonnées du nombre estimé de PP et de zones d’agrégats. (D) Distribution de Weibull tronquée pour la variante Delta. Les données de coloration négative à 4 heures ont été ajustées par le modèle général : f(x) = (wblcdf(x,a,b)-wblcdf(7,a,b))/(1-wblcdf(7,a,b)) où wblcdf est la distribution de Weibull et x est les PP par agrégat, 7 est la valeur de troncature et a et b sont les paramètres d’échelle et de forme de Weibull. Les coefficients (avec des bornes de confiance à 95 %) sont a = 11,47 (8,35, 14,60) et b = 0,68 (0,57, 0,79). Mesure de la qualité de l’ajustement Somme de l’erreur quadratique (SSE) = 0,009 et erreur standard de régression (RMSE) = 0,021, et Résid. sont les résidus ou les différences entre l’ajustement du modèle et les données.
Résultats
Les résultats de l’étude ont illustré que les SARS-CoV-2 Delta et Delta AY.4.2 S PP ont établi des agrégats distincts, comme en témoignent le NTA, la cytométrie en flux, la coloration négative TEM et l’évaluation cryo-EM. Au contraire, aucun de ces paramètres n’a indiqué d’agrégation dans les PP chauves et les particules virales pseudotypées avec S de la souche mutante Omicron, Alpha et D614G.
L’agrégation observée des Delta PP était très probablement due à une caractéristique unique des Delta AY.4.2 et Delta S, car tous les PP du SRAS-CoV-2 ont été manipulés dans des circonstances similaires, préparés simultanément, et les éléments qui pourraient conduire à l’agrégation ont été évité. De plus, le fait que Delta AY.4.2 et Delta PPs persistaient à s’agréger en solution après avoir été maintenus à 4°C a montré que l’agrégation se produit suite au bourgeonnement de la cellule productrice. Néanmoins, l’interaction entre les PP pourrait également survenir lors du bourgeonnement ou de la biosynthèse à partir des cellules productrices.
La coloration négative TEM de Delta et Delta AY.4.2 s’agrège 24 heures après la récolte des cellules productrices. (A) Images d’agrégats de Delta et Delta AY.4.2 PP représentant la gamme de tailles observée après stockage pendant une nuit à 4 ° C. La surface occupée par chaque agrégat est indiquée dans le coin inférieur droit. Un agrégat Delta AY.4.2 en forme de beignet est étiqueté, tous les autres agrégats sont des Delta PP (non étiquetés). Toutes les images sont mises à l’échelle de la même manière et la barre d’échelle est indiquée. (B) Le graphique montre une liste ordonnée des zones d’agrégats Delta.
De plus, le potentiel d’agrégation de Delta pourrait être influencé par le nombre de particules virales présentes dans chaque environnement. L’agrégation continue de Delta PP était congruente avec un mécanisme d’action de masse pour le regroupement de Delta PP.
Des PP variants du SRAS-CoV-2 ont été produits à l’aide d’une version tronquée C-terminale de 19 acides aminés (aa) de chaque variant S, ce qui pourrait améliorer l’infectivité du PP et la quantité de S intégrée dans l’enveloppe du PP. Des troncatures dans la queue cytoplasmique pourraient altérer la fonction et la structure de l’ectodomaine S. Bien que chaque variante S du SRAS-CoV-2 ait une troncature similaire, il était plausible que la troncature affecte différemment l’ectodomaine Delta S, accordant la fonction d’agrégation.
En outre, trois mutations uniques et identiques au niveau des résidus E156G, R158 et F157 ont été trouvées dans le domaine N-terminal (NTD) de Delta AY.4.2 et Delta, ce qui pourrait être suffisant pour conférer les caractéristiques d’agrégation à Delta. De plus, la combinaison distincte de mutations sur le Delta S par rapport aux autres variants du SRAS-CoV-2 analysés pourrait également induire l’agrégation de manière synergique.
Notamment, le regroupement des Delta PP était responsable de l’infection initiale par le SRAS-CoV-2 plus élevée et plus rapide avec les Delta PP dans les évaluations d’entrée. Les agrégations virales améliorent l’aptitude virale en protégeant les virions des risques environnementaux et favorisent la livraison simultanée de plusieurs génomes viraux, également appelée infection collective. Une infection collective pourrait favoriser l’infection initiale par le SRAS-CoV-2 dans certains contextes. En outre, des virions trop gros ou trop peu nombreux ne conféreraient pas une infectivité accrue.
Cryo-microscopie électronique des PP variants de pointe. (A) Exemples de simples (panneau supérieur), doubles ou agrégats (panneau inférieur) de chaque variante PP. La variante Spike est identifiée ci-dessus. Les flèches noires indiquent les lipoprotéines. Les diamètres moyens de l’enveloppe PP pour chaque variante sont de 118,6 (1,1), 118,5 (1,2), 119,6 (0,9), 120,1 (1,3), 115,8 (0,8), 118,4 (0,6) nm pour Bald, D614G, Alpha, Omicron BA.1 , Delta et Delta AY.4.2, respectivement (moyenne (SEM), n = 9, 33, 40, 18, 65 et 98. (B) Aperçus à faible grossissement des agrégats Delta et Delta AY.4.2 PP préparés 4 ou 24 heures après la récolte. La boîte en pointillés montre la zone agrandie. (C) Les distributions cumulées log-normales pour Delta et Delta AY.4.2 montrent clairement l’agrégation dans le temps pour les deux variantes. À 4 et 24 heures, les tailles d’agrégat Delta (la plus longue axe) vont de 0,28 à 2,39 et 4,20 à 36,0 μm, avec des paramètres log-normaux mu (sigma) −0,18 (0,56) et 2,56 (0,44) correspondant respectivement à des moyennes de 0,97 et 14,25 μm. Il n’y a aucune preuve de différences significatives dans les tailles d’agrégats entre Delta et Delta AY.4.2 pour 4 et 24 heures.
conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont décrit une découverte fortuite d’un regroupement substantiel de rétrovirus PP exprimant la protéine S de la variante SARS-CoV-2 Delta. En revanche, aucune agrégation n’a été observée avec les PP constitués des protéines S des trois autres variants du SARS-CoV-2 (Alpha, Omicron et mutant D614G). Le regroupement viral pourrait améliorer la condition physique en protégeant les virions des menaces environnementales et en facilitant l’infection collective. L’infection virale initiale pourrait être favorisée par une infection collective dans certaines circonstances. De plus, le nombre et la taille des virions par grappe étaient importants pour améliorer l’infectivité.
La caractéristique distincte du Delta S pour regrouper les PP pourrait expliquer l’infection plus rapide du SRAS-CoV-2 par les Delta PP. De plus, l’agrégation médiée par S peut également être une composante du processus moléculaire par lequel Delta atteint une plus grande transmissibilité et une infection rapide avec des charges virales importantes.
La persistance de l’agrégation Delta PP dans le temps suggère que le facteur sous-jacent de l’agrégation Delta PP pourrait être les interactions de pointe SS. En outre, cette inférence indique une adhésivité reconnue par le système immunitaire de la surface Delta, modifiant l’équilibre de la réponse antivirale de l’hôte à l’inflammation.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
