Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont étudié les changements déclenchés par la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) dans les niveaux de cyclines et de kinases dépendantes des cyclines (CDK) à l’intérieur des cellules hôtes.
Les cyclines et les CDK sont des régulateurs clés du cycle de la cellule hôte. De nombreux coronavirus (CoV), y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), transloquent et dégradent les cyclines à l’intérieur des cellules hôtes pour se répliquer efficacement.
Une étude récente portant sur les profils phosphoprotéomiques des cellules VERO E6 infectées par le SRAS-CoV-2 a révélé que le SRAS-CoV-2 diminuait les activités de CDK1 et CDK2. De cette manière, les virus arrêtent le cycle de la cellule hôte pendant la phase de synthèse (S) de l’acide désoxyribonucléique (ADN) et la phase de croissance cellulaire (G2).
Il est à noter que les virus pathogènes utilisent des nucléotides synthétisés par la cellule hôte pour leur réplication. De plus, en arrêtant l’arrêt du cycle cellulaire hôte, ils augmentent les processus de réparation de l’ADN et les protéines de réplication essentielles à la réplication virale.
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont recueilli des données détaillées sur les modifications du cycle cellulaire du SRAS-CoV-2 à l’aide de cellules VERO et A549 alvéolaires de type II (AT2).
Ils ont utilisé l’immunofluorescence pour analyser la distribution cellulaire des cyclines D1, D3 et A2 dans les cellules VERO AT2 infectées. L’intensité de la fluorescence reflétait le rapport noyau et cytoplasme (N/C) des cyclines dans les cellules non infectées et infectées. De plus, les chercheurs ont mesuré les niveaux de D-cycline dans les cellules infectées en l’absence ou en présence d’inhibiteurs de protéase, de carbobenzoxy-Leu-Leu-leucinal (MG-132) et de Bortezomib.
Le petit ARN interférent (siRNA) réduit les niveaux de cycline D et A2 de plus de 80% à 48h post-transfection dans les cellules A549 AT2 par rapport aux témoins non ciblés. Les cellules appauvries en cyclines ont été exposées à plusieurs reprises aux variants Delta, Alpha et de type sauvage du SRAS-CoV-2 pour étudier le rôle fonctionnel des D-cyclines dans la pathogenèse du SRAS-CoV-2.
L’équipe a utilisé l’indicateur de cycle cellulaire d’ubiquitination de fluorescence (FUCCI) (ou capteur) dans les cellules VERO et A549 AT2 pour examiner le phénotype d’arrêt du cycle cellulaire. Enfin, ils ont utilisé la cytométrie en flux pour visualiser les phases G1, précoce S, S, G2 et mitotique (M).
Résultats de l’étude
Les résultats de l’étude ont indiqué que l’infection par le SRAS-CoV-2 a déclenché la translocation de la cycline D1 et de la cycline D3 du noyau de la cellule hôte dans le cytoplasme pour la dégradation du protéasome et a restauré son assemblage et sa libération de virions nouvellement produits.
L’expression du capteur de Fucci a aidé les chercheurs à quantifier le rapport N/C de la coloration à la D-cycline dans différentes phases du cycle cellulaire. Les résultats ont montré que quelle que soit la phase du cycle cellulaire, la cycline D3 et la cycline D1 dans les cellules infectées par le SRAS-CoV-2 ont été relocalisées du noyau au cytoplasme pour la dégradation. Curieusement, le SRAS-CoV-2 n’a induit que la dégradation de la protéine cycline D. En conséquence, l’analyse d’autres cyclines dans les cellules VERO AT2 n’a montré aucune modification des cyclines A, B ou E.
La cycline A favorise l’entrée en phase S et la mitose, la cycline B s’accumule dans la phase de croissance cellulaire (G2) et la cycline E empêche l’entrée dans la phase S. De plus, les phases spécifiques du cycle cellulaire dans lesquelles les cellules sont arrêtées semblent dépendre du type de cellule.
Avec des niveaux de cycline D1 et de cycline D3 diminués, le cycle de la cellule hôte s’arrête dans la phase G1, pas dans la phase S/G2. En l’absence de cycline Ds, les cellules A549 AT2 ont été arrêtées en phase S précoce et les cellules VERO AT2 en phase S/G2 ou M, indiquant le rôle d’autres facteurs dans l’arrêt du cycle cellulaire pendant le COVID-19.
Notamment, les protéines de cycline D se sont toujours relocalisées du noyau au cytoplasme et se sont dégradées dans toutes les phases du cycle cellulaire pendant le COVID-19. A l’inverse, les niveaux d’expression des CDK n’ont pas changé. Les auteurs pensaient que l’état de phosphorylation des CDK pourrait avoir eu un impact sur la progression du cycle cellulaire ; cependant, la présente étude n’a pas étudié cet effet.
Le SRAS-CoV-2 nécessite des protéines M, E et de la nucléocapside (N) pour l’assemblage du virion dans les citernes du compartiment intermédiaire du réticulum endoplasmique (RE)-Golgi. Les auteurs ont noté le rôle de la cycline D3 dans la propagation du SRAS-CoV-2 et l’assemblage viral défectueux. Plus important encore, il est apparu comme un nouvel interacteur avec l’enveloppe (E) du SRAS-CoV-2 et même la protéine membranaire (M).
La cycline D3 s’associe à la protéine SARS-CoV-2 M pour altérer l’assemblage et la propagation du SARS-CoV-2. Inversement, les cellules hôtes conservent la protéine de pointe (S) du SARS-CoV-2 en présence de M et E ; cependant, sa translocation vers la membrane et sa capacité à former des syncytia diminuent en raison de la cycline D3. Les données soutiennent l’hypothèse que la cycline D3 est un facteur de restriction qui entrave le rôle de M et E lors de l’assemblage du SRAS-CoV-2.
conclusion
L’étude a mis en évidence comment les protéines de cycline D interfèrent avec les protéines SARS-CoV-2 E et M pour altérer l’assemblage et la réplication virale efficaces. Par conséquent, le SRAS-CoV-2 a développé des stratégies pour dégrader la cycline D3 pour un assemblage et une réplication plus efficaces du virion. Ce phénomène crucial doit être étudié de manière approfondie dans toutes les variantes du SARS-CoV-2 pour développer une cible antivirale universelle contre le SARS-CoV-2.
*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, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
