Des chercheurs du Laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council ont mené une étude montrant comment la protéine de pointe du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère interagit avec les facteurs de la cellule hôte de manière à favoriser la formation de syncyties.
La protéine de pointe est la principale structure virale que le SRAS-CoV-2 utilise pour fusionner et pénétrer dans les cellules hôtes humaines, conduisant potentiellement au développement de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Les syncyties sont les grandes cellules multinucléées qui ont été observées dans les échantillons post-mortem de patients décédés de la maladie.
Après l'infection, le trafic intracellulaire du pic entraîne son accumulation à la surface de la cellule, où il peut induire une adhésion de cellule à cellule et conduire à la formation de syncyties multinucléées.
«Comme d'autres virus, la formation de syncytium peut être avantageuse pour le SRAS-CoV-2 en permettant une propagation efficace entre les cellules qui est à la fois rapide et peut également échapper à la surveillance immunitaire», écrivent Sean Munro et ses collègues.
L'équipe suggère que la formation de syncytia par le SRAS-CoV-2 devrait être considérée comme une cible potentielle pour les stratégies thérapeutiques.
Une version pré-imprimée du papier est disponible sur le serveur bioRxiv *, tandis que l'article fait l'objet d'un examen par les pairs.
La queue cytoplasmique de la protéine SARS-CoV-2 S héberge des motifs d'exportation ER di-acides et un motif d'extraction ER sous-optimal. Micrographies de cellules U2OS exprimant de manière transitoire S de type sauvage marqué par HA N-terminal et le mutant D / E à A. La surface cellulaire S a été initialement colorée en utilisant un anti-HA Alexa Fluor AF647 dans des conditions non perméabilisantes. Les cellules ont ensuite été perméabilisées et colorées avec anti-HA AF488 pour montrer les barres d'échelle de S. internes de 10 um. Expérience répétée deux fois.
Sommaire
Le trafic intracellulaire de spike
Tous les coronavirus utilisent une protéine de pointe de surface pour se lier à l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) du récepteur de la cellule hôte et obtenir une entrée virale.
Après l'infection, la pointe est insérée dans le réticulum endoplasmique (ER), puis acheminée vers le compartiment intermédiaire ER-Golgi (ERGIC) et le Golgi, où elle subit une glycosylation et un clivage par les enzymes de Golgi.
Les virions se forment ensuite par bourgeonnement dans les membranes ERGIC et Golgi, et les transporteurs liés à la membrane les transportent à la surface cellulaire.
«Bien que le SRAS-CoV-2 et la plupart des autres coronavirus ne bourgeonnent pas de la surface cellulaire, une certaine protéine S (Spike) se trouve à la surface des cellules infectées», ont déclaré Munro et son équipe.
La composition du pic
La protéine Spike est composée d'un grand domaine extracellulaire, d'un domaine transmembranaire et d'une courte queue cytoplasmique.
Les interactions médient généralement le trafic du pic à travers la voie de sécrétion entre sa queue cytoplasmique et les protéines d'enveloppe qui forment les transporteurs qui transportent les protéines et les lipides entre les compartiments cellulaires.
Pour élucider le trafic intracellulaire du pic dans les cellules hôtes, les chercheurs ont appliqué la protéomique pour identifier les facteurs cellulaires qui reconnaissent et interagissent avec sa queue cytoplasmique.
L'équipe a identifié plusieurs protéines d'enveloppe de vésicule qui comprenaient des sous-unités du complexe de coatomères qui forment des vésicules enrobées de protéine de coatomère I (COP-I) et des sous-unités de l'enveloppe de COP-II qui forment des vésicules ER-à-Golgi.
En plus de ces facteurs d'interaction connus, la nexine de tri SNX27, impliquée dans le recyclage des protéines des endosomes vers la surface cellulaire, a également été identifiée.
Pour étudier les rôles spécifiques des différentes protéines d'enveloppe, l'équipe a cartographié les régions auxquelles elles se lient sur la queue de la protéine Spike, qui est composée de deux sections distinctes. La moitié proximale de la membrane contient huit cystéines, qui, une fois modifiées, sont noyées dans la surface de la bicouche lipidique. La moitié distale de la queue, en revanche, ne contient pas de cystéines et se projette dans le cytoplasme.
Les interacteurs principalement liés à la région distale
Tous les interacteurs se sont liés à la région distale du pic, à l'exception de SNX27, qui se sont uniquement liés à la région membranaire riche en cystéine.
En examinant la contribution du site de liaison de COP-II à la distribution subcellulaire du pic, l'équipe a constaté que les résidus acides dans cette région réduisaient considérablement l'expression de la surface cellulaire. Au lieu de cela, le pic s'est accumulé dans le RE, suggérant que ces résidus commandent le mouvement d'un pic nouvellement fabriqué dans la voie de sécrétion.
L'incorporation d'une mutation du site de liaison COP-I dans le pic de pleine longueur n'a provoqué qu'une petite augmentation de l'expression de la surface cellulaire de la protéine. D'autre part, l'incorporation de deux mutations qui ont augmenté la liaison de COP-I chacune a provoqué une accumulation de pic intracellulaire, en particulier dans le RE.
«Ainsi, le site de liaison de COP-I dans S (Spike) a conservé des caractéristiques qui réduisent son efficacité in vivo, et lui permettent ainsi d'atteindre la surface cellulaire», écrit l'équipe.
Le pic de SRAS-CoV-2 ne s'endocytose pas à la surface cellulaire
Il a été démontré que certains coronavirus autres que le SRAS-CoV-2 sont endocytosés s'ils atteignent la surface de la cellule hôte. Dans le cas de ces virus, l'endocytose nécessite une tyrosine contenant un certain motif qui ressemble à la séquence signal classique Yxxφ.
Cependant, la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 n'a pas un tel motif et, conformément à cela, les chercheurs ont découvert que le pic s'accumulait simplement à la surface de la cellule et n'était pas endocytosé.
Pourquoi un pic pourrait-il s'accumuler à la surface de la cellule?
Le pic qui a atteint la membrane plasmique est alors en mesure de provoquer la fusion de la cellule avec les cellules adjacentes et donc de faciliter la propagation.
«On sait qu'en surface, S peut diriger la cellule: fusion cellulaire conduisant à la formation de syncyties multinucléées», écrit l'équipe.
Les chercheurs affirment que cette analyse des signaux de trafic dans la queue cytoplasmique de la protéine Spike indique que la formation de syncytia n'est pas simplement un sous-produit par inadvertance de l'infection, mais plutôt un aspect important du cycle de réplication du SRAS-CoV-2 et une cause potentielle de pathologie. symptômes.
«Comme d'autres virus, la formation de syncytium peut être avantageuse pour le SRAS-CoV-2 en permettant une propagation rapide et efficace entre les cellules qui est à la fois rapide et peut également échapper à la surveillance immunitaire», écrivent Munro et ses collègues.
«Nos résultats soutiennent donc que la formation de syncytia par le SRAS-CoV-2 devrait être considérée comme une cible potentielle pour les stratégies thérapeutiques», conclut l'équipe.
*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
