Une étude récente, actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de préimpression, révèle qu’une région spécifique du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) peut être ciblée par des oligonucléotides antisens pour inhiber puissamment la réplication virale, et par conséquent le développement de la maladie à coronavirus (COVID-19).
L’apparition de variantes virales du SRAS-CoV-2 dans la pandémie en cours, ainsi que l’augmentation de la résistance virale spontanée aux médicaments antiviraux conventionnels, soulignent un besoin urgent de développer de nouvelles classes d’agents antiviraux efficaces.
Nous savons que ce virus peut échapper à l’immunité antivirale en interférant avec succès avec la synthèse des protéines de l’hôte, la stabilité de l’ARN messager (ARNm) ainsi que le trafic des protéines. Plus précisément, la protéine non structurale 1 du SRAS-CoV-2 (Nsp1) peut utiliser son domaine C-terminal pour bloquer la fonction du ribosome et arrêter la synthèse de la protéine hôte.
De plus, des études antérieures sur les coronavirus du SRAS ont également démontré que la région 5′ non traduite (5′ UTR) des ARNm coronaviraux est impliquée dans la protection du virus contre l’inhibition de la traduction de l’ARNm médiée par Nsp1.
Néanmoins, on ne sait toujours pas exactement comment le SRAS-CoV-2 déjoue l’inhibition médiée par Nsp1 de la synthèse des protéines virales et si le mécanisme en jeu se prête réellement à un ciblage thérapeutique.
Il s’agissait d’une question de recherche qu’un groupe de scientifiques de la Harvard Medical School, du Boston Children’s Hospital, du Harbin Institute of Technology, du Massachusetts Institute of Technology et de l’Ohio State University souhaitait aborder.
Sommaire
Une approche méthodologique plurielle
Pour étudier la fonction du SARS-CoV-2 Nsp1 dans l’inhibition de la traduction de l’ARNm, les chercheurs ont co-transfecté une construction de rapporteur mScarlet (qui est une protéine fluorescente basique et constitutivement rouge) avec une protéine de liaison au maltose (MBP) marquée Nsp1 ou le Contrôle de la MBP dans différentes lignées cellulaires.
À cette fin, des méthodes d’immunofluorescence et de microscopie quantitative de pointe ont été poursuivies, tandis que des expériences de transfection pour la microscopie ont été réalisées en au moins trois répétitions.
Enfin, pour supprimer la traduction virale, ils ont tenté de perturber la fonction d’une boucle courte critique 1 (SL1) dans la fonction 5′ UTR du SRAS-CoV-2 en utilisant des oligonucléotides antisens qui ont été conçus pour cibler diverses régions SL1.
Le SARS-CoV-2 5′ UTR contourne l’inhibition de la traduction médiée par Nsp1. (A) Schéma des rapporteurs translationnels. Les séquences UTR 5′ de Control, MAVS ou SARS-CoV-2 ont été placées en amont du journaliste mScarlet (panneau de gauche). MBP ou MBP-Nsp1 (panneau de droite) étaient tous les deux en aval du contrôle 5′ UTR et ont été co-transfectés avec chaque plasmide rapporteur. Un promoteur CMV a été utilisé pour conduire l’expression dans toutes les constructions. (B) Images représentatives de cellules HeLa co-transfectées avec un rapporteur UTR 5′ de contrôle ou un rapporteur UTR 5′ SARS-CoV-2 et soit MBP seul ou MBP-Nsp1 et visualisées pour l’ADN par Hoechst (bleu), MBP par immunofluorescence indirecte ( vert) et mScarlet par fluorescence in situ (rouge). Les cellules transfectées avec succès difficiles à visualiser en raison de leur faible intensité sont décrites ici et dans d’autres figures. (C) Quantification de l’intensité relative mScarlet des données correspondant à (B). (D) Images représentatives de cellules HeLa transfectées avec le journaliste UTR 5′ MAV (rouge). (E) Quantification de l’intensité relative de mScarlet en (D). (F) Cellules HeLa transfectées avec ORF3a-GFP (panneau de gauche) ou ORF8-GFP (panneau de droite) en aval du SARS-CoV-2 5′ UTR. (G) Quantification de l’intensité relative de la GFP en (F). Les barres d’erreur correspondent à l’erreur standard de la moyenne, sauf indication contraire. Des barres d’échelle sont affichées dans chaque image en bas à droite et correspondent à 10 microns.
Changer de machine de traduction
Cette étude a révélé que le SRAS-CoV-2 peut utiliser SL1 dans son 5′ UTR pour échapper à la suppression de Nsp1 et, à son tour, faire passer efficacement la machinerie traductionnelle de la synthèse des protéines hôtes à la fabrication de protéines virales. Dans ce processus, un certain niveau de fitness de l’hôte est maintenu tandis que la réplication virale est maximisée.
De plus, les chercheurs ont découvert que le domaine N-terminal contribue également à supprimer la traduction de l’hôte en se coordonnant avec le C-terminal. Il est important de noter que les deux domaines doivent être liés de manière covalente et suffisamment espacés afin de remplir cette fonction de manière optimale.
En ce qui concerne le potentiel thérapeutique, il a été montré que SL1 pouvait être ciblé par des oligonucléotides antisens d’acide nucléique verrouillé (LNA) afin d’empêcher le SARS-CoV-2 5′ UTR d’échapper à sa propre suppression traductionnelle pour inhiber vigoureusement la réplication virale.
Implications pour le traitement
Puisqu’il n’y a pas de variants nucléotidiques connus dans la région SL1 avec une fréquence supérieure à 1 %, ni de mutations connues parmi les variants nouvellement identifiés, ce mécanisme peut en fait représenter une cible de traitement distincte pour les souches de plus en plus infectieuses et immuno-évasives qui peuvent continuer à émerger pendant la pandémie.
« Plus généralement, notre preuve de principe dans le développement de thérapies pour déclencher le mécanisme de virulence d’un agent pathogène sur lui-même peut représenter une stratégie importante pour éviter la résistance au SRAS-CoV-2 et pourrait être étendue à d’autres systèmes hôte-pathogène », selon l’étude. chercheurs dans ce bioRxiv papier.
De futures études seront cruciales pour déterminer les interactions fonctionnelles spécifiques entre Nsp1 et les protéines hôtes et si les mutants qui pourraient éviter une telle approche thérapeutique seraient dans une situation de désavantage sélectif substantiel.
*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.
