La force de liaison de l’anticorps anti-SARS-CoV-2 et le nombre de liaisons hydrogène dépendent de la température, selon l’étude

Dans la pandémie de maladie à coronavirus en cours de 2019 (COVID-19), de nombreuses recherches se sont concentrées sur le rôle des anticorps neutralisants dans la lutte contre l’infection par le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). La plupart de ces études ont été basées sur le séquençage du génome, montrant des correspondances entre la région hypervariable (HVR) et le domaine de liaison au récepteur de l’antigène (RBD). Cependant, les résultats ont été difficiles à interpréter en raison de nombreux facteurs, tels que la diminution rapide des titres d’anticorps, ainsi que des séquences antigéniques partagées avec de nombreux autres virus tels que le SRAS (89% de séquences partagées) et les virus de la grippe.

Détails de l’étude

Une nouvelle pré-impression sur le bioRxiv * Le serveur décrit les interactions entre la protéine de pointe de liaison du virus SARS-CoV-2 et les anticorps. Des études antérieures ont abordé la similitude des structures 3D de la protéine de pointe dans les deux virus du SRAS comme on le voit sur la cryo-EM. Lorsque les séquences d’acides aminés de la protéine de pointe des deux virus ont été comparées, elles ont montré une similitude de 77%. Comme cela ne montre pas les différences de liaison, ou l’effet de la température et d’autres facteurs, ou la nature de la liaison, ces études n’ont pas été trop réussies.

L’étude actuelle a comparé la force de liaison des complexes protéine-anticorps de pointe SARS-CoV-2 et SARS-CoV. Comme on pense que les interactions virales avec son récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) ou ses anticorps IgM / IgG se font par liaison hydrogène entre les groupes carboxyle et amino, les chercheurs ont cherché à utiliser la spectroscopie infrarouge (FTIR) pour comprendre la nature de la liaison. ainsi que le nombre d’obligations. Cela aiderait à estimer l’intensité de l’attaque virale.

Dépendance inhabituelle de la température

De manière surprenante, ils ont trouvé un nombre presque égal de liaisons pour les deux virus à température ambiante ou en dessous de 27 ° C. En d’autres termes, une réactivité des anticorps non spécifiques a été observée, la précision étant inférieure à 95%. Lorsque la liaison s’est produite à la température du corps humain, c’est-à-dire à 37 ° C, ou au-dessus de 31 ° C, la spécificité de l’anticorps s’est améliorée en fonction du nombre de liaisons hydrogène disponibles, respectivement à 19 et 12.

Ceci était dû au déploiement ultérieur de la structure quaternaire de la protéine à des températures plus élevées. L’agitation thermique conduit à la fracture thermique des liaisons de van der Waals entre les brins de protéines, ce qui réduit le nombre de telles liaisons. Cela a conduit à une exposition lente de plus de sites de liaison hydrogène.

Le FTIR a montré une absorbance similaire à 1550 cm-1 pour les deux mélanges, de la protéine de pointe SARS-CoV-2 / anticorps SARS-CoV-2 et de la protéine de pointe SARS-CoV-2 112 / anticorps SARS-CoV-1, à 0,5 % et 0,4%, respectivement. En d’autres termes, les liaisons entre les anticorps et les protéines de pointe ne sont pas devenues plus fortes, mais plutôt, un plus grand nombre de liaisons se sont formées à des températures plus élevées. Cela explique la spécificité plus élevée, car le rapport plus élevé de liaisons conduit à un blocage efficace de la liaison pour les anticorps non spécifiques.

Ces résultats concordent avec des recherches récemment publiées qui confirment le nombre de liaisons hydrogène dans ces deux complexes virus-anticorps par séquençage d’acides aminés et en comparant les chaînes lourdes des molécules d’anticorps ciblant les deux virus.

Comparaison de la séquence d’acides aminés de l’anticorps 2 et de l’anticorps 1 par rapport à la différence de liaison à la protéine S. Les IgM étaient représentées par le ruban bleu au milieu et les protéines S représentées par les rubans à vis en haut et en bas, où certains des résidus d’épitope représentatifs de la protéine S étaient marqués. La séquence des anticorps a été obtenue à partir de la littérature [32,33]. Les deux anticorps ne forment que 2+ liaisons hydrogène à température ambiante en raison du repliement de la structure protéique, alors que ce nombre augmenterait à 19 et 12, respectivement, à la température du corps humain. Comme cela peut être calculé par l’équation d’Arrhenius, environ 5% de la protéine S se lierait à l’anticorps 1 à température ambiante, ce qui entraînerait une imprécision inévitable des tests qui ne pourrait être éliminée qu’à la température corporelle.

Quelles sont les implications?

Malgré la relation phylogénétique étroite et les séquences très similaires trouvées dans le SRAS-CoV et le SARS-CoV-2, la spectroscopie infrarouge a démontré la présence de nombres différents de liaisons hydrogène entre le pic respectif et les molécules d’anticorps. Ils ont trouvé une augmentation de la force de liaison en fonction de la température, probablement due au déploiement de la structure quaternaire de la protéine. On a trouvé que ceci était dû à une augmentation des sites de liaison, et donc du nombre de liaisons hydrogène entre les extrémités carboxyle et amino des différentes protéines.

Leurs résultats ont été étayés par les résultats d’absorbance à 37 ° C, lorsque le nombre de liaisons hydrogène des deux types d’anticorps, respectivement contre le SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV, était de 19 contre 11. À 27 ° C , le rapport de liaison calculé par les exponentielles thermodynamiques est d’environ 20: 1, ce qui tient compte de la non-spécificité de la liaison à la température inférieure. Ces informations aideront à estimer l’exactitude des nouveaux tests rapides d’anticorps Covid-19 IgM / IgG, qui sont destinés à aider à un suivi plus rapide et plus large des réponses vaccinales et de la recherche sur le virus en général.

Nos résultats appellent sans aucun doute la nécessité de simuler la température du corps humain dans le diagnostic futur des anticorps, en particulier lors de la recherche des vaccins possibles, car l’unicité de liaison, ou la spécificité des IgM / IgG du SRAS-CoV-2, ne pourraient être pleinement obtenues à une température plus chaude, plutôt que sous la température habituelle du laboratoire / de la pièce de 20 ° C à 25 ° C, où la plupart des recherches sur les vaccins sont menées. »

*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.