Une équipe de scientifiques du Canada a récemment étudié les caractéristiques cinétiques et thermodynamiques de l’interaction entre l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2) et les domaines de liaison aux récepteurs de pointe (RBD) de différentes variantes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV- 2). L’étude est actuellement disponible sur le Place de la recherche serveur de préimpression.
Sommaire
Arrière-plan
Avec la progression de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), de nombreuses variantes du SRAS-CoV-2 sont apparues dans le monde. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a classé certains d’entre eux dans les variantes préoccupantes (VOC) ou les variantes d’intérêt (VOI) en fonction de leurs niveaux de transmissibilité, d’infectiosité et de capacité d’évasion immunitaire. Alors que les variantes alpha, bêta, delta et omicron ont été reconnues comme les COV, les variantes kappa et B.1.1.7 + L452R (alpha avec mutation L452R) ont été désignées comme les VOI.
On pense que l’émergence de plusieurs mutations dans les protéines de pointe des COV et des VOI est responsable de leur transmissibilité améliorée et de leur capacité d’évasion immunitaire. L’entrée de la cellule hôte du SRAS-CoV-2 est initiée par la liaison du pic RBD avec le récepteur de la cellule hôte ACE2. Ainsi, on s’attend à ce que les mutations apparaissant dans la pointe RBD modifient son interaction avec ACE2 et modulent par la suite le processus d’entrée virale.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont évalué la cinétique de l’interaction entre différentes variantes de pointe RBD et l’ACE2 humain à l’aide d’un nouveau test basé sur la résonance plasmonique de surface (SPR). Ils ont pris en compte les RBD de type sauvage, alpha, alpha+ L452R, bêta, delta, kappa et omicron pour l’analyse des interactions.
Test basé sur la SPR
Le test SPR a utilisé une stratégie de bobine enroulée pour capturer ACE2 et enregistrer avec précision chaque interaction RBD-ACE2 sans artefacts communs. Les constantes cinétiques pour chaque interaction ont été identifiées à l’aide du modèle cinétique de Langmuir, qui décrit l’interaction 1:1 entre le ligand (ACE2) et l’analyte (RBD).
La différence entre les profils cinétiques de chaque interaction RBD-ACE2 a été déchiffrée en modulant la température du dosage à 10°C, 25°C et 37°C.
Observations importantes
Les découvertes de l’analyse basée sur SPR ont indiqué que la présence de la mutation L452R augmente clairement l’association et la dissociation de RBD avec ACE2. Les meilleurs ajustements des données de cinétique d’interaction avec le modèle cinétique de Langmuir ont été observés à la température de dosage de 10°C pour toutes les variantes testées. Une réduction de la précision entre les données expérimentales et le modèle de Langmuir a été observée lorsque la température d’essai a été augmentée.
Sur la base de la cinétique enregistrée, l’omicron RBD a l’affinité la plus élevée pour l’ACE2, suivi des RBD alpha et bêta. Cette haute affinité pourrait être due à la présence de la mutation N501Y RBD.
Plus précisément, les RBD omicron et alpha ont montré des affinités 20 fois et 15 fois plus élevées pour l’ACE2 par rapport au RBD de type sauvage. Cependant, le bêta RBD n’a montré qu’une affinité ACE2 5 fois plus élevée que le RBD de type sauvage. La présence de la mutation K417N RBD a semblé abolir l’impact d’amélioration de l’affinité de la mutation N501Y, entraînant une réduction de l’affinité pour l’ACE2. Notamment, l’étude n’a trouvé aucun impact significatif de la mutation E484K sur l’interaction RBD-ACE2.
Les RBD alpha+ L452R, kappa et delta ont montré des affinités 5 fois, 10 fois et 40 fois plus faibles pour l’ACE2, respectivement, par rapport au RBD de type sauvage. Étant donné que toutes ces variantes contiennent la mutation L452R RBD, les scientifiques pensent que cette mutation perturbe de manière significative l’interaction RBD-ACE2.
L’analyse thermodynamique a révélé que les changements d’enthalpie (énergie totale d’un système) facilitent l’interaction RBD-ACE2 pour toutes les variantes. Cependant, les contributions des changements enthalpiques étaient les plus fortes pour les variantes alpha, bêta et omicron et les plus faibles pour les variantes kappa et alpha+ L452R.
Une tendance opposée a été observée pour les changements d’entropie (degré de désordre). Tandis que les changements d’entropie stabilisaient l’interaction RBD-ACE2 pour les variantes kappa et alpha+ L452R, ils perturbaient l’interaction pour les variantes alpha, bêta, delta et omicron. Comme mentionné par les scientifiques, la mutation L452R peut être responsable des tendances opposées des changements enthalpiques et entropiques.
Importance de l’étude
L’étude décrit le développement d’un nouveau test basé sur la SPR qui caractérise avec précision la cinétique et la thermodynamique de la pointe SARS-CoV-2 RBD – interaction ACE2 humaine.
*Avis important
Research Square 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.
