Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont effectué une analyse ProP-PD (affichage de phage peptidique protéomique) pour identifier les peptides de régions protéomiques humaines (hôtes) intrinsèquement désordonnées qui se lient à la protéine pliée codée par le génome du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère domaines (PD).
Depuis le début de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), des études ont été menées pour évaluer les interactions protéine-hôte du SRAS-CoV-2 par des techniques telles que la spectroscopie de masse (MS) et pour identifier les agents antiviraux potentiels. Les médicaments qui pourraient inhiber la réplication du SRAS-CoV-2 en ciblant les protéases et l’ARN polymérase dépendante de l’acide ribonucléique (ARN) ou générer des anticorps contre la protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 pourraient être utilisés comme agents antiviraux ; cependant, d’autres protéines SARS-CoV-2 doivent être explorées pour élargir le paysage thérapeutique de COVID-19.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié les interactions protéine-protéine SARS-CoV-2-host des PD repliés codés par le génome SARS-CoV-2 et les SLiM dans le protéome humain.
Des constructions d’expression de palladium (n=31) ont été créées des protéines SARS-CoV-2 (n=22), dont 26 palladiums ont été employés pour l’analyse d’écran de choix d’affichage de phage de ProP-PD contre la bibliothèque de peptide humaine de désordreome (HD2). La bibliothèque HD2 présentait des peptides chevauchants d’acides aminés (aa) (n = 16) dans les sites désordonnés du protéome de l’hôte sur la surface du phage M13.
Une analyse NGS (séquençage de nouvelle génération) a été effectuée pour analyser les sites codant pour les peptides du pool de phages enrichis en liaison, et une analyse de polarisation de fluorescence (FP) a été effectuée pour évaluer les affinités de liaison. Pour évaluer la liaison peptide-protéine non structurale 3 (Nsp3)-protéine de type ubiquitine 1 (Ubl1), un in silico analyse de prédiction a été effectuée.
Une analyse d’enrichissement des termes d’ontologie génique (GO) a été effectuée et les interactions basées sur SLiM ont été explorées. Une analyse ProP-PD et des puces SPOT à balayage d’alanine ont été réalisées pour établir les déterminants clés de la spécificité. Une analyse par résonance magnétique nucléaire (RMN) a été réalisée pour étudier les interfaces de liaison des peptides. Le rôle des interactions protéine-protéine identifiées dans la réplication du SRAS-CoV-2 a été étudié en menant des expériences de culture cellulaire à l’aide de cellules VeroE6 avec 11 ligands peptidiques.
Résultats
Onze PD pliés du génome du SRAS-CoV-2 étaient liés à des peptides du génome humain. Sur 281 peptides élevés/moyens (huit/273), 239 protéines hôtes interagissent avec les PD du SRAS-CoV-2 (n = 11), y compris Nsp1,3,5,8,9 et 16, Ubl1, différenciation des adipocytes -liée à la protéine (ADRP), SUD-M, cadre de lecture ouvert (Orf)-8, 9b et domaine N-terminal de la protéine de la nucléocapside (N) (NTD).
Les protéines et les PD exprimés avec succès dans l’étude étaient Nsp1,4, 5, 7, 8, 9, 10,13, 15, 16, Ubl1,2, ADRP, SUD-N, M, C, papain-like protease (PLpro) et liaison NGFI-A (NAB), dont Nsp1, 5, 8, 9, 16, Ubl1, ADRP et SUD-M ligands enrichis dans les sélections ProP-PD. La plupart des interactions identifiées impliquaient Nsp9 (n = 118), Nsp1 (n = 47) et la protéase principale Nsp5 (Mpro, n = 32).
Sur la base des peptides de sélection ProP-PD, des motifs consensus ont été établis pour le Nsp9 G[FL]xL[GDP] protéines et Nsp5 [FLM][HQ][AS]. Pour Mpro de Nsp5, les ligands protéiques pourraient potentiellement servir de substrats puisque le motif d’identification ressemblait à la LQ↓ préférée de la protéase[GAS] site protéolytique.
L’analyse FP de 23 interactions peptide-peptide impliquant huit PD du SRAS-CoV-2 a montré des affinités de liaison dans la gamme micromolaire. Les résidus leucine en P1 (position 1), avec les résidus tyrosine en P5, étaient essentiels pour la liaison, indiquant que le motif de liaison Nsp3 Ubl1 dans NCOA21074-1089 était LxxxY. L’enrichissement des ligands associés aux processus de régulation transcriptionnelle a été observé. Les domaines Nsp3 SUD-M, Ubl1 et ADRP ont montré une capacité d’interaction SLiM et 18 interactions protéine-protéine identifiées étaient conformes à celles rapportées dans des études précédentes.
Des déterminants clés de la spécificité ont été établis pour six PD, dont deux et quatre ont été identifiés par des analyses ProP-PD et alanine, respectivement. À noter, deux peptides, ciblant Nsp9 et Nsp16, ont inhibé la réplication du SARS-CoV-2. L’équipe a identifié de courts liants peptidiques qui interagissaient avec Nsp9 via un GΦxΦ[GDP] motif, qui englobe également le motif GxxxG dans la région C-terminale de Nsp9.
Plusieurs protéines humaines contiennent le motif, et les interactions avec Nsp9 pourraient donc avoir un impact sur la réplication du SARS-CoV-2. L’analyse RMN a montré que la liaison peptidique perturbait l’emballage hydrophobe du noyau Nsp9 et interférait par conséquent avec la formation de dimères protéiques. Les ligands peptidiques se sont avérés entrer en compétition avec Nsp10 pour la liaison à Nsp16 et pourraient donc inhiber l’interaction Nsp10-Nsp16 et empêcher la réplication du SARS-CoV-2. Pris ensemble, les ligands peptidiques ciblant ADRP, Nsp3, Nsp9 et Nsp16 ont inhibé la prolifération du SRAS-CoV-2 et, par conséquent, pourraient être des cibles potentielles de développement de médicaments.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que le dépistage ProP-PD est une stratégie viable pour identifier les peptides humains qui se lient aux domaines globulaires du protéome du SRAS-CoV-2. Ils ont également montré qu’un sous-ensemble de ligands identifiés pouvait inhiber la réplication du SARS-CoV-2 en culture cellulaire, et les peptides correspondants pouvaient être développés en tant que médicaments anti-SARS-CoV-2 pénétrant dans les cellules. Les résultats de l’étude élargissent le répertoire de peptides qui peuvent être considérés comme un point de départ pour la découverte de médicaments ciblés sur le SRAS-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.