Jusqu’à présent, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a reconnu cinq variantes d’intérêt (VOI) et quatre variantes préoccupantes (VOC) du nouveau virus du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). La variante Delta est actuellement la plus répandue. Ces variantes ont une transmissibilité plus élevée que le virus d’origine en raison de mutations dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) des protéines de pointe (S) du SRAS-CoV-2 en réponse à l’altération des profils immunitaires post-immunisation. Ces variantes mutantes se propagent rapidement dans les pays où les taux de vaccination sont élevés, et le monde est confronté au risque d’une nouvelle vague d’infection par la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Étude : variantes du SARS-CoV-2, mutations RBD, affinité de liaison et évasion d’anticorps. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock
Dans un article publié dans le Revue internationale des sciences moléculaires, les chercheurs ont expliqué leur analyse des mécanismes qui déclenchent l’amarrage des variantes du SRAS-CoV-2 à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et aux anticorps, appelés amarrage protéine-protéine. Ils ont utilisé la base de données de la banque de données protéiques (PDB) pour obtenir les données de structure 3D de l’ACE2, des anticorps, du RBD et de tous leurs complexes et le logiciel PyMOL pour afficher les surfaces hydrophobes de ces protéines et dessiner leurs structures 3D.
En utilisant l’intégration, ils ont calculé la taille des zones de contact hydrophobes et hydrophiles dans ces structures complexes et l’affinité de liaison de RBD et ACE2/anticorps en utilisant la compensation entropie-enthalpie. Par la suite, le changement d’énergie libre de Gibbs a été calculé.
L’étude
Les chercheurs ont fait deux découvertes importantes sur les RBD SARS-CoV-2. Premièrement, que les mutations RBD existantes ont déjà créé toutes les mutations nuisibles possibles. Par conséquent, la transmissibilité du SARS-CoV-2 a déjà atteint son niveau le plus élevé possible. Deuxièmement, si une mutation se produit à la 498e position d’acide aminé du RBD, elle peut potentiellement améliorer son affinité de liaison.
L’amarrage protéine-protéine induit un changement d’énergie libre de Gibbs qui peut être considéré comme l’affinité de liaison. Dans le complexe SARS-CoV-2-RBD-ACE2, il a été observé que le changement d’énergie libre de Gibbs causé par l’interaction R-E ADD est négligeable. Ainsi, la mutation L452R augmente l’affinité de liaison entre le RBD et l’ACE2. Les chercheurs ont utilisé ces informations pour calculer la différence de changement d’énergie libre de Gibbs induite par la mutation pour tous les COV dans la liaison avec ACE2 par rapport au SARS-CoV-2 d’origine. Le changement d’énergie libre de Gibbs calculé du complexe SARS-CoV-2-RBD-ACE2 était plus important que celui du complexe SARS-CoV-RBD-ACE2, expliquant pourquoi le SARS-CoV-2 a une transmissibilité plus élevée que le SARS-CoV.
La mutation L452R dans le SARS-CoV-2 réduit l’affinité de liaison de nombreux anticorps, facilitant ainsi les infections révolutionnaires par les variantes du SARS-CoV-2. Les chercheurs ont également pu établir que les mutations qui inversent les performances hydrophile/hydrophobe des résidus RBD peuvent entraîner des infections révolutionnaires par des variants du SRAS-CoV-2 en raison des changements de complémentarité géométrique dans les compensations entropie-enthalpie entre le virus et les anticorps. aux sites de liaison.
Depuis le début de la pandémie, le RBD de la protéine SARS-CoV-2 S a subi plusieurs mutations faux-sens donnant lieu à plusieurs COV tels que le K417N, le G446V et le N501S, pour n’en nommer que quelques-uns. La plupart de ces mutations faux-sens se produisent à l’interface RBD-ACE2, qui est conforme à la règle de compensation entropie-enthalpie et est la force motrice de l’amarrage spontané protéine-protéine.
Les chercheurs ont proposé une nouvelle méthode pour calculer les énergies de liaison des protéines complexes en plus de déterminer expérimentalement les structures des complexes RBD-anticorps et des complexes RBD-ACE2. Ils ont également conçu une nouvelle méthode pour mesurer la surface totale à l’interface de ces complexes protéine-protéine. Les résultats ont montré que le changement d’énergie libre de Gibbs ne diminue que pendant l’interaction Ho-Ho et augmente pendant les interactions ADD, Ho-Hi et RDD, ce qui permet de calculer le changement d’énergie libre de Gibbs induit par l’amarrage.
Conclusion
Pour résumer, les résultats de cette étude montrent que la cinétique d’entrée plus rapide des variantes du SRAS-CoV-2 à l’intérieur de l’hôte ne se traduit pas nécessairement par une propagation plus rapide du virus. Ils réitèrent également les découvertes antérieures sur la variante Delta et suggèrent qu’elle a une transmissibilité plus élevée et qu’elle se propage rapidement et facilement même dans les pays ayant les meilleurs taux de vaccination.
Tous les vaccins COVID-19 actuellement approuvés ont été conçus sur la base de la souche SARS-CoV-2 initialement identifiée en Chine fin 2019. La souche initiale SARS-CoV-2 est en train de disparaître dans les pays avec les taux de vaccination les plus élevés et le SARS-CoV-2 des variantes l’ont presque remplacé. Ces souches plus mortelles se propagent à un rythme alarmant dans ces pays, ce qui nécessite des efforts persistants pour développer des mesures préventives plus efficaces, qu’il s’agisse de vaccins ou d’anticorps thérapeutiques, contre le SRAS-COV-2.
