La variante Omicron du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) est récemment apparue en Afrique du Sud. Il a induit une réponse drastique dans de nombreux pays du monde, avec des pays fermant à nouveau les frontières et réintroduisant certaines des restrictions observées régulièrement au cours des deux dernières années. Avec un nombre record de mutations, la plupart situées dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe, on en sait relativement peu sur la variante Omicron. Des chercheurs de la Management and Science University en Malaisie ont utilisé des outils informatiques pour étudier la nouvelle variante.
Étude : Variante Omicron et Delta du SRAS-CoV-2 : une étude computationnelle comparative de la protéine Spike. Crédit d’image : FOTOGRIN/Shutterstock
Une version préimprimée de l’étude est disponible sur le site bioRxiv* serveur pendant que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
L’étude
L’outil en ligne ProtParam a capturé le poids moléculaire des différentes souches. Cet outil calcule le poids moléculaire, le pi théorique, la composition en acides aminés, la composition atomique, le coefficient d’extinction, la demi-vie anticipée, l’indice d’instabilité, l’indice aliphatique et la grande moyenne d’hydropathie (GRAVY). Pour prédire la structure secondaire, un programme appelé GOR IV a été utilisé. Régions de désordre intrinsèque (IDR), régions dans lesquelles des contextes physiologiques avec un ensemble de conformations ont été prédits par PONDR, tandis que la stabilité des protéines a été prédite à l’aide d’I-Mutant.
Les chercheurs ont détecté 30 mutations dans la protéine de pointe, dont la moitié réside dans le RBD. La détection de la RBD par l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) nécessite la boucle T470-T478 et Y505. T478 est une mutation observée dans les variantes Delta et Omicron. Alors que le variant de type sauvage a 1273 acides aminés, les variants Delta et Omicron en ont tous les deux moins, 1271 et 1270, respectivement.
Le point isoélectrique (pI) d’une protéine est la valeur du pH lorsque la surface est chargée, mais la charge nette est nulle. Semblable au pH, un pi supérieur à 7 est alcalin et inférieur à acide. Le poids moléculaire des variants de type sauvage est de 141178,47, et il a un pi de 6,24. La variante Delta a un poids moléculaire de 140986.31 avec un pi de 6,78, et la variante Omicron est de 141328.11 avec un pi de 7,14. Le poids moléculaire plus élevé de la variante Omicron est inhabituel, car il contient moins d’acides aminés que les variantes de type sauvage et Delta.
En ce qui concerne les scores de stabilité, les chercheurs ont découvert que la stabilité de toutes les protéines de pointe variait entre 32,8 et 34,7, légèrement en dessous de la valeur de 40 qui indique qu’une protéine est structurellement malsaine. L’indice aliphatique mesure la thermostabilité, des cotes plus élevées indiquant une meilleure thermostabilité. La protéine de pointe varie de 84,5 à 84,95, indiquant une bonne stabilité. Le faible score GRAVY suggère qu’il est intrinsèquement hydrophile.
L’analyse de la structure primaire révèle que la composition en acides aminés de la variante Omicron montre une augmentation des résidus chargés tels que l’arginine, la lysine, l’acide aspartique et l’acide glutamique, suggérant que les résidus chargés sont exposés à des degrés plus importants et que les ponts salins peuvent se former plus facilement. D’autres acides aminés qui se produisent plus régulièrement dans la variante Omicron que la variante Delta incluent la phénylalanine et l’isoleucine, ce qui suggère qu’il est légèrement plus hydrophobe. L’analyse structurelle secondaire de la variante Omicron révèle une proportion plus élevée d’hélices alpha que la variante Delta, mais des structures de brins et de bobines aléatoires moins étendues, ce qui conduit à une plus grande stabilité structurelle.
Généralement, les zones désordonnées de la protéine virale sont liées à la pathogénicité et à l’infectiosité virales, et la variante Omicron a une zone moins désordonnée que la souche Delta et le type sauvage. Les changements spécifiques suggèrent un changement de désordre pour ordonner la transition au sein de la protéine de pointe, ce qui pourrait être important pour la liaison ACE2. Toutes les mutations au sein de la variante Delta sont théorisées pour réduire la stabilité, et la même chose semble être vraie avec la variante Omicron. Seul le N501Y va à l’encontre de la tendance. N211I, Y50H et N764K semblent également altérer la fonction des protéines, tout comme L452R et T478, trouvés dans la souche Delta.
La structure cristalline de la pointe RBD a été isolée de l’ACE2 et utilisée pour l’amarrage protéine-protéine, révélant que la variante Omicron a le score le plus élevé et le Delta le plus bas. Cela suggérerait une liaison plus élevée pour ACE2 et plus d’infectiosité que la variante Delta. Cela est probablement dû à des mutations au niveau de résidus clés tels que K31, qui est affecté par la mutation E484.
Conclusion
Les auteurs soulignent que leur étude fournit des informations précieuses sur les variantes Omicron et Delta et les différentes mutations qui les conduisent. Les changements dynamiques qui peuvent affecter la stabilité des protéines, la liaison ACE2 et l’infectivité ont été explorés à l’aide d’outils informatiques et de modélisation. Les chercheurs ont fourni une grande quantité d’informations qui pourraient être utilisées pour aider les chercheurs à étudier plus avant la nouvelle variante et à prédire à quelle vitesse elle peut se propager et à quel point elle pourrait causer des dommages.
*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/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies
