Une équipe de scientifiques internationaux a récemment révélé que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) interagit avec deux métabolites de l’hème, la bilirubine et la biliverdine, pour échapper aux réponses immunitaires de l’hôte médiées par les anticorps. L’étude est actuellement disponible sur le medRxiv* serveur de pré-impression.
Sommaire
Contexte
L’entrée cellulaire du SRAS-CoV-2, le pathogène causal de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), est initiée par l’interaction entre la protéine de pointe virale et l’enzyme de conversion de l’angiotensine hôte 2 (ACE2). La protéine de pointe est le composant le plus immunogène du SRAS-CoV-2 et, par conséquent, la cible la plus puissante des anticorps neutralisants. Bien qu’il soit connu que le domaine de liaison au récepteur (RBD) à l’extrémité C-terminale de la sous-unité de pointe SI interagit avec ACE2, la structure et la fonction du domaine N-terminal de pointe sont largement inconnues.
Dans la présente étude, les scientifiques ont cherché à évaluer les propriétés immunogènes du domaine N-terminal de la protéine de pointe SARS-CoV-2.
Observations importantes
Dans le cadre de l’analyse sérologique du SRAS-CoV-2, les scientifiques ont produit une gamme d’antigènes de pointe recombinants en utilisant des lignées cellulaires humaines. Au cours de l’analyse de ces constructions, les scientifiques ont remarqué un spectre distinctif de pointe trimérique et de sous-unité S1 qui est similaire au spectre d’un métabolite de l’hème, la biliverdine. Pour approfondir leurs recherches, ils ont isolé le pigment de la sous-unité S1 et confirmé la présence de biliverdine par spectrométrie de masse.
La biliverdine est le produit de dégradation initial de l’hème, qui est encore réduit pour produire de la bilirubine. En utilisant la résonance plasmonique de surface, ils ont examiné la liaison de la bilirubine et de la biliverdine à la sous-unité du pic S1 et ont observé que le pic S1 a une forte affinité pour la biliverdine.
En effectuant une analyse structurale à l’aide de la microscopie cryoélectronique, ils ont observé que la biliverdine est positionnée dans une fente profonde sur le domaine N-terminal du pic. Une analyse plus approfondie a révélé que la poche de liaison de la biliverdine est entourée de résidus hydrophobes qui interagissent avec le ligand.
Parce qu’un résidu d’histidine est présent dans la poche de liaison de la biliverdine, les scientifiques ont émis l’hypothèse que l’interaction entre S1 et biliverdine pourrait dépendre du pH. Conformément à l’hypothèse, ils ont remarqué une réduction significative de la teneur en biliverdine de la sous-unité S1 sous pH acide. Fait intéressant, la substitution d’acides aminés étroitement impliqués dans la liaison du ligand a entraîné une réduction de 2 à 3 fois de l’affinité de liaison de la biliverdine-S1. Cependant, ils ont observé que le pic de SRAS-CoV-2 contenant ces substitutions d’acides aminés est toujours capable d’infecter les cellules, indiquant que la liaison de la biliverdine n’est pas associée à l’entrée virale.
Pour étudier les conséquences immunologiques de la liaison de la biliverdine-S1, ils ont mesuré la réactivité des sérums humains anti-SRAS-CoV-2 avec la protéine de pointe mutée de type sauvage et N121Q en utilisant la cytométrie en flux. Les résultats ont révélé que la biliverdine réduit considérablement la liaison des anticorps IgG anti-SRAS-CoV-2 à la protéine de pointe de type sauvage. Cependant, la biliverdine n’a pas pu modifier l’affinité des anticorps envers la protéine de pointe mutée N121Q.
Structures des complexes SARS-CoV-2 spike-biliverdine (A, B) et spike-P008_056 Fab (C). (A) Reconstructions 3D Cryo-EM de l’ectodomaine de pointe du SRAS-CoV-2 trimérique dans les conformations 3RBD-bas (gauche) et 1RBD-haut (droite) déterminées sous saturation avec biliverdine. Les protomères de pointes sont codés par couleur. La biliverdine et les glycanes sont représentés respectivement en vert et en gris. (B) Détails de la poche de liaison biliverdine dans la structure cristalline. SARS-CoV-2 NTD est présenté sous forme de dessins animés avec des résidus d’acides aminés sélectionnés et de la biliverdine en bâtonnets. Les atomes de carbone de la chaîne protéique, les sucres (NAG) et la biliverdine sont respectivement en violet, gris et vert; les atomes restants sont colorés comme suit: oxygène, rouge; azote, bleu; et le soufre, jaune. Les tirets gris foncé sont des liaisons hydrogène.
Sur la base de cette observation remarquable sur la liaison antigène-anticorps, ils ont en outre évalué l’affinité de liaison d’un panel d’IgG anti-SARS-CoV-2 clonées à partir de cellules B de COVID-19 d’individus récupérés vers la protéine de pointe mutée de type sauvage et N121Q. Les résultats ont révélé qu’environ 17% des IgG ne se lient pas à la protéine de pointe de type sauvage en présence de biliverdine. Fait intéressant, la biliverdine n’a pas pu affecter l’efficacité de liaison des anticorps développés spécifiquement contre le pic RBD. De plus, il a été observé que la biliverdine réduit significativement la neutralisation du SRAS-CoV-2 par un panel d’anticorps neutralisants.
En ce qui concerne le mode d’action de la biliverdine, les scientifiques ont remarqué qu’en se liant à la poche S1, la biliverdine restreint le déplacement de la boucle de déclenchement nécessaire à la liaison de l’anticorps à son épitope. En d’autres termes, la biliverdine empêche la liaison pic-anticorps en limitant le remodelage conformationnel du domaine N-terminal du pic.
Importance de l’étude
L’étude révèle que la biliverdine, un produit du métabolisme de l’hème, peut aider le SRAS-CoV-2 à échapper aux réponses immunitaires de l’hôte médiées par les anticorps. De plus, l’étude identifie un épitope neutralisant sur le domaine N-terminal du pic qui est exposé de manière différentielle à des anticorps neutralisants en fonction du recrutement de la biliverdine.
*Avis important
medRxiv 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 / le comportement lié à la santé ou être traités comme des informations établies.
