Une équipe de scientifiques des États-Unis a récemment révélé comment les interactions entre la protéine de nucléocapside du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et les motifs d’ARN double brin confèrent des propriétés de gouttelettes distinctes qui peuvent prendre en charge plusieurs fonctions virales. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Arrière-plan
Les macromolécules cellulaires subissent une séparation de phase liquide-liquide pour se condenser et former des gouttelettes connues pour faciliter de nombreuses fonctions cellulaires. Au cours du cycle de vie viral, de nombreuses protéines virales et acides nucléiques subissent une séparation de phase liquide-liquide pour soutenir les fonctions vitales, y compris la réplication.
Pour réduire la complexité chimique et obtenir de nouvelles informations sur le processus de séparation de phase liquide-liquide viral, de nombreux modèles viraux ont été développés qui impliquent un acide nucléique génomique et une protéine pour favoriser la séparation de phase liquide-liquide.
En ce qui concerne la nucléocapside du SRAS-CoV-2, il est connu que la protéine présente un comportement à température critique de solution (LCST) plus basse et que l’ARN viral régule la température à laquelle la nucléocapside subit une séparation de phase liquide-liquide.
Dans la présente étude, les scientifiques ont modifié la séquence et la structure de l’ARN pour déchiffrer les caractéristiques de l’ARN qui spécifient la séparation des phases liquide-liquide pour la protéine de la nucléocapside du SRAS-CoV-2 et l’ARN génomique. Plus précisément, ils ont étudié comment la nucléocapside virale interagit avec l’ARN viral pour initier la séparation des phases liquide-liquide.
Remarques importantes
Les résultats de l’étude révèlent que deux motifs d’ARN double brin séparés et distincts sont reconnus par deux domaines de liaison à l’ARN (RBD1 et RBD2) de la nucléocapside du SRAS-CoV-2 pour favoriser la séparation des phases liquide-liquide. Plus précisément, RBD1 interagit avec la séquence de régulation de la transcription (TRS) d’une manière dépendante de la structure de l’ARN, et RBD2 interagit avec l’ARN double brin d’une manière indépendante de la séquence. L’interaction entre RBD2 et double brin régule le comportement LCST de la nucléocapside. Collectivement, ces interactions sont vitales pour spécifier la température requise pour la séparation des phases liquide-liquide.
Il est important de noter que la structuration des interactions protéine-ARN régule la séparation des phases liquide-liquide pour spécifier le taux de condensation, l’efficacité de la traduction de l’ARN et la condensation du génome.
Interactions nucléocapside – ARN dans l’infection par le SRAS-CoV-2
Les résultats de l’étude fournissent un mécanisme par lequel la nucléocapside déclenche une cascade d’événements nécessaires pour établir une infection par le SRAS-CoV-2.
Lors de l’entrée virale dans les cellules hôtes, la protéine de la nucléocapside se dissocie du génome condensé en raison de la faible concentration initiale en protéine. Cela conduit à l’initiation de la traduction des protéines. Avec la progression de l’infection, un passage de la traduction à l’empaquetage du génome unique se produit en raison de l’accumulation de nucléocapsides. Cela arrête ensuite la production de protéines non structurelles tout en épargnant les ARN sous-génomiques nécessaires à la production de la nucléocapside et d’autres protéines structurelles. La présence de sites de liaison de nucléocapside de haute affinité aux extrémités du génome peut faciliter la circularisation médiée par la séparation de phase liquide-liquide pour induire l’empaquetage du génome unique.
Au sein des vésicules à double membrane, des complexes d’ARN et de nucléocapside se forment, et le génome condensé mûrit progressivement pour former des virions. Le recrutement de la nucléocapside vers des sites génomiques de faible affinité est entraîné par une concentration élevée en protéines dans les vésicules.
Bien que la longueur de l’ARN double brin soit cruciale pour l’interaction RBD2 – ARN, la spécificité de la séquence primaire des tiges-boucles n’est pas vitale pour l’interaction. Des différences extrêmes dans les longueurs de tige-boucle peuvent modifier le comportement de codage de la température, avec un ARN double brin de 20 à 24 nucléotides induisant une séparation de phase liquide-liquide à 37 °C et l’ajout d’ARN double brin réduisant la température jusqu’à 25 °C.
Sur la base des résultats de l’étude, les sites de liaison les plus efficaces pour RBD2 sont les tiges-boucles bien structurées à l’extrémité du génome. De telles interactions facilitent la séparation des phases liquide-liquide à température corporelle normale (37°C). La liaison à RBD2 à 37°C facilite la dissolution du domaine de dimérisation RBD2, et le dépliement dépendant de la température de ce domaine est vital pour le comportement LCST de la protéine de la nucléocapside.
En outre, les résultats de l’étude indiquent que le motif spécifique de la séquence ou de la structure de l’ARN génomique détermine les interactions de la nucléocapside pour favoriser la condensation ou l’empaquetage du génome de l’ARN. Bien que la nucléocapside forme facilement de grosses gouttelettes dans les cellules, le génome est plutôt emballé dans des complexes protéine-ARN régulièrement espacés qui peuvent être arrêtés en grossissant.
Importance de l’étude
L’étude révèle que la séquence et la spécificité structurelle de l’ARN double brin déterminent le comportement de séparation de phase liquide-liquide de la protéine de la nucléocapside du SRAS-CoV-2. De plus, l’étude démontre comment les interactions complexes entre la protéine virale et l’ARN déterminent la cinétique, les propriétés et la température à laquelle les gouttelettes de protéine peuvent se former.
*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.
