La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a fait plus de cinq millions de morts et contraint de nombreux pays à des crises économiques en raison de restrictions coûteuses telles que la distanciation sociale, les masques obligatoires et la fermeture des espaces publics. Le taux de transmission rapide, le risque élevé de mortalité parmi les groupes à risque et le manque de thérapies immédiates ont conduit la maladie à devenir rapidement une pandémie.
Étude : L’analyse par RMN des nanocorps au SRAS-CoV-2 Nsp9 révèle une stratégie antivirale possible contre le COVID-19. Crédit d’image : Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock
Dans une étude publiée dans Biologie avancée, des chercheurs de l’Université de New York à Abu Dhabi ont récemment identifié deux nanocorps qui présentent une liaison spécifique contre une protéine de réplication du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Fond
Les nanocorps se trouvent uniquement chez les camélidés tels que les lamas. Ce sont les domaines variables des anticorps à chaîne lourde et peuvent se lier sans le cadre de l’anticorps. La plupart des recherches sur les nanocorps anti-SRAS-CoV-2 ont ciblé la protéine de pointe – qui est la clé de la pathogénicité du virus. La sous-unité S1 de la protéine de pointe contient un domaine de liaison au récepteur qui est essentiel pour l’entrée des cellules virales, tandis que la sous-unité S2 est responsable de la fusion membranaire.
Les chercheurs ont adopté une approche différente, ciblant l’une des protéines de réplication clés du SRAS-CoV-2. Bien que cette protéine puisse être moins disponible que la protéine de pointe, son ciblage pourrait offrir plus de solutions de test, et l’évolution rapide observée dans les variantes du SRAS-CoV-2 sera moins préoccupante.
L’étude
Les chercheurs ont immunisé un lama avec la protéine recombinante SARS-CoV-2 Nsp9 – la protéine clé de liaison à l’ARN dans le complexe de transcription de réplication SARS-CoV-2 (RTC). Cette protéine Nsp9 portait trois mutations, C14S, C23S et C73S, qui empêchaient l’oxydation des groupes SH de la cystéine, assurant une réponse immunitaire homogène. Les simulations ont suggéré que cette mutation ne devrait pas affecter la dynamique moléculaire de manière significative.
Des lymphocytes de sang périphérique (PBL) ont été collectés à partir de sang anticoagulé, et des bibliothèques ont été générées pour cribler des nanocorps spécifiques à l’antigène. Les ELISA ont détecté 136 nanocorps appartenant à 40 lignées de cellules B différentes. Huit d’entre eux, tous issus de lignées différentes, ont été sélectionnés pour être clonés et exprimés dans E. coli avant épuration.
Les nanobodies 2NSP23 et 2NSP90 ont été testés pour la liaison à la Nsp9 de type sauvage. Les nanobodies ont été détectés avec des anticorps secondaires capables de reconnaître soit une étiquette His6 attachée aux nanobodies, soit le domaine de lama variable unique lourd (VHH). Les deux nanobodies ont reconnu Nsp9.
Pour confirmer que ces nanocorps pouvaient se lier à Nsp9 dans des échantillons biologiques, les chercheurs ont extrait des protéines de la salive de patients infectés par COVID-19, les ont dénaturées et les ont transférées sur une membrane. Ces membranes ont ensuite été incubées avec 2NSP90 et 2NSP23, suivis d’anticorps anti-VHH marqués. Les deux nanobodies se sont avérés se lier aux échantillons infectés tout en ne montrant aucune trace de liaison aux échantillons d’individus sains.
Les scientifiques ont utilisé la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) sur Nsp9 de type sauvage et triSer-Nsp9 pour aider à caractériser la nature de l’interaction des nanocorps avec l’antigène. La qualité du spectre du spectre RMN à cohérence quantique unique hétéronucléaire 15N-1H (HSQC) du SARS-CoV-2 Nsp9 ne correspondait pas aux attentes. Les résultats ont montré des pics croisés élargis – probablement dus à la dimère/trimérisation.
Tant le type sauvage que le triSer-Nsp9 ont montré un faible transfert de cohérence, et les cartes HSQC ont montré des connectivités amides du squelette manquantes des résidus de l’interface de dimérisation. La perte de pics croisés a également affecté le spectre 15N-1H HSQC du mutant triSer-NSP9.
La perte de signal du spectre mutant concerne des emplacements qui correspondent de manière significative à l’interface dimère-dimère du tétramère, suggérant un échange différent qui implique une perte de signaux à l’interface de tétramérisation. Trois pics croisés dans le spectre triSer-Nsp9 montrant des signes d’amides de glycine suggèrent que deux de ces signaux pourraient être attribués à G100, G104 et G37.
Le taux d’atténuation de l’intensité avant disparition suggère que les deux nanocorps interagissent de manière très similaire avec Nsp9. La variation de déplacement chimique observée au cours de la spectroscopie RMN soutient la théorie de quatre nanocorps au tétramère Nsp9.
Conclusion
Les auteurs soulignent l’importance de leur découverte dans le développement d’un test basé sur les nanocorps pour COVID-19. Alors que de nombreux nanocorps découverts pourraient s’avérer utiles à l’avenir, 2NSP23 et 2NSP90 ont montré leur capacité à se lier au SRAS-CoV-2 dans des échantillons de salive avec au moins un degré raisonnable de spécificité. Les analyses RMN ont révélé que les nanocorps pouvaient stabiliser une forme Nsp9 tétramérique – qui ne peut pas fonctionner dans le cadre du RTC, inhibant la réplication virale.
Bien que Nsp9 ne soit pas requis pour la réplication de l’ARN, il semble améliorer considérablement le processus. Alors que jusqu’à présent, les chercheurs ont montré que ces nanocorps pourraient fonctionner comme une partie fonctionnelle d’un kit de test, à l’avenir, cette capacité pourrait être utilisée dans le cadre d’une thérapie anti-COVID-19.
