Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont utilisé la microscopie électronique cryogénique (cryo-EM) pour déterminer la structure de la protéine de pointe (S) de la sous-variante BA.2 du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Omicron variante préoccupante (VOC) et les a comparées aux structures S précédemment déterminées de la sous-variante BA.1 d’Omicron.
Étude : Structures Cryo-EM de la pointe SARS-CoV-2 Omicron BA.2. Crédit d’image : Orphée FX/Shutterstock
Les protéines BA.1 et BA.2 S diffèrent nettement dans leurs domaines N-terminaux (NTD); cependant, ils partagent 12 mutations, dont deux, les mutations S373P et S375F imbriquées dans la boucle du domaine de liaison au récepteur (RBD). Ensemble, les similitudes et les différences régulent les différences dans les pathobiologies des sous-variantes Omicron BA.1 et BA.2. De plus, les cartes cryo-EM de la protéine SARS-CoV-2 S 3-RBD-down (ou fermée) ont montré un dysfonctionnement considérable dans leurs densités RBD, indiquant une mobilité élevée.
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé la plate-forme S-GSAS-D614G pour déterminer les structures cryo-EM de l’ectodomaine BA.2 S. Notamment, une plate-forme S-GSAS a permis de visualiser les divers états structurels de l’Omicron S dans leur format natif.
Les chercheurs ont utilisé un test de fluorimétrie à balayage différentiel (DSF) pour tester la thermostabilité des ectodomaines de la protéine ancestrale D614G, BA.1 et BA.2 S de la souche SARS-CoV-2 et des constructions monomériques RBD correspondantes. Le test a indiqué des changements dans la fluorescence intrinsèque d’une protéine en fonction de la température.
Pour évaluer l’impact antigénique des mutations Omicron BA.2 S, les chercheurs ont testé la liaison des anticorps dirigés contre S à une construction monomérique RBD et à l’ectodomaine de la protéine S. Ils ont utilisé un dosage immuno-enzymatique (ELISA) pour mesurer l’affinité de liaison des ectodomaines S aux anticorps et aux récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2). Ils ont également sondé la conformation de la région du peptide de fusion (FP) en utilisant des anticorps dirigés contre FP – DH1058 et DH1294.
. C. Omicron-BA.2 spike 3- RBD-down (O1BA.2 : EMD-26433, PDB 7UB0) structure colorée par le protomère, avec des mutations communes représentées par des sphères grises, BA.2 mutations uniques en rouge et BA.1 mutations uniques bleues. D. Liaison ACE-2 aux protéines SARS-CoV-2 S mesurée par ELISA.Caractérisation structurelle de la protéine SARS-CoV-2 Omicron-BA.2 spike (S).UN . Comparaison des changements de résidus dans l’ectodomaine de la protéine S (S-GSAS) des variantes SARS-CoV-2 D614G et Omicron. Les changements de résidus de la souche originale de Wuhan sont codés par couleur pour les variantes : D614G (noir), BA.1 (bleu), BA.2 (rouge) et BA.3 (jaune). BReconstructions Cryo-EM de la protéine Omicron-BA.2 S 3-RBD-down (O1BA.2:EMD-26433, APB 7UB0 ; O2BA.2:EMD-26435, APB 7UB5 ; O3BA.2: EMD-26436, PDB 7UB6), 1-RBD-up (O4 BA.2,O5BA.2), et 1,5-RBD-up (O6BA.2 ) États, colorés par le protomère et vus de la membrane de la cellule hôte. Dans les reconstructions 1-RBD-up, le RBD « up » est indiqué par un astérisque .CPointe Omicron-BA.2 3- RBD-vers le bas (O1 BA.2 : EMD-26433, PDB 7UB0) structure colorée par le protomère, avec des mutations communes représentées par des sphères grises, des mutations uniques BA.2 en rouge et des mutations uniques BA.1 en bleu.
RÉ.
Liaison ACE-2 aux protéines SARS-CoV-2 S mesurée par ELISA.
Résultats de l’étude
Les structures 3-RBD-down de la protéine Omicron BA.2 S étaient étroitement emballées et avaient des RBD bien résolus. Il y avait les substitutions S373P, S375F et Y505H à l’interface RBD-RBD dans l’état 3-RBD-down de la protéine BA.2 S, similaire à la protéine BA.1 S. De plus, il avait une substitution S371F au lieu de S371L dans la substitution BA.1 et T376A dans sa boucle RBD interfaciale.
La substitution BA.2 S371F a entraîné une interaction de van der Waals de la chaîne latérale F371 plus volumineuse avec F342, ce qui a entraîné un tassement plus étroit des deux tronçons hélicoïdaux 339-342 et 367-371 dans le RBD.
Les auteurs ont également observé un changement structurel dans la boucle interfaciale 371-376, en raison de la substitution T376A dans le BA.2 RBD. Les profils DSF du SARS-CoV-2 S ont montré que la première température d’inflexion (Ti #1) diminuait considérablement pour l’ectodomaine BA.1 S mais pas pour BA.2 S, démontrant ainsi que l’ectodomaine de la protéine S dans BA.2 était stable par rapport à BA.1.
Le test ELISA a suggéré que les compétences de liaison au récepteur restaient similaires entre BA.1 et BA.2 malgré leurs associations interprotomères hautement modifiées et, par conséquent, elles se liaient de manière similaire au récepteur ACE2. Cependant, alors que les anticorps dirigés contre le FP – DH1058 et DH1294 ont montré une meilleure liaison à l’Omicron BA.1 S, en raison de l’accessibilité accrue de l’Omicron BA.1 FP, ils ont beaucoup moins lié l’Omicron BA.2 S, indiquant une moindre accessibilité. du BA.2 FP. En outre, des tests d’immunoprécipitation ont montré une amélioration en fonction du temps de la liaison des anticorps dirigés contre FP à Omicron BA.1 S.
Évaluation de la qualité de la carte cryo-EM et de l’ajustement du modèle, (A) Cartes raffinées colorées par une résolution locale allant de 2,5 Å à 8 Å. (B) Vues agrandies de SD1, NTD et S2.
Évaluation de la qualité de la carte cryo-EM et de l’ajustement du modèle, (A) Cartes raffinées colorées par une résolution locale allant de 2,5 Å à 8 Å. (B) Vues agrandies de SD1, NTD et S2.
conclusion
La stabilisation de la conformation S 3-RBD-vers le bas (ou fermée) par l’emballage interprotomère RBD-RBD représente des sous-variantes d’Omicron. En conséquence, les deux sous-variantes d’Omicron, BA.1 et BA.2, avaient un RBD étroitement emballé dans l’état 3-RBD-down, rendant inaccessibles les sites de liaison aux récepteurs et les épitopes immunodominants. Dans le BA.1 fermé S, la boucle RBD interfaciale avait trois mutations – S371L, S373P et S375F qui ont médié l’emballage interprotomère RBD-RBD. La stabilisation accrue de l’état fermé de BA.2 S et des mutations supplémentaires dans cette région ont entraîné une faible immunogénicité du BA.2 S et une restructuration des structures intra- et inter-RBD, ce qui a probablement contribué aux capacités d’évasion immunitaire plus élevées de BA. .2. De plus, cela aurait pu entraîner une protection moins efficace contre une infection à Omicron chez les personnes non vaccinées sans antécédents de COVID. En outre, cela a facilité l’amélioration de l’emballage interne du noyau RBD et de l’interface RBD-RBD dans le 3-RBD-down S.
Dans l’ensemble, les mutations RBD combinées aux changements conformationnels de la conformation BA.2 S ont joué ensemble un rôle essentiel dans la perte dramatique de l’activité neutralisante des anticorps dirigés par RBD de classe IV contre BA.2. En outre, l’analyse structurelle et les données de liaison ont révélé des différences dans la sous-unité S2 hautement conservée entre les protéines Omicron BA.1 et BA.2 S, y compris une accessibilité FP modifiée. Les futures études devraient déterminer si les anticorps dirigés contre la PF tels que DH1058 et DH1294 sont protecteurs
invivo.
Pris ensemble, l’étude a mis en évidence les similitudes et les différences structurelles entre les propriétés axées sur la protéine S de deux sous-variantes phylogénétiquement liées d’Omicron – BA.1 et BA.2, qui régissaient les différences dans leurs pathologies. *Avis important
bioRxivpublie 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.
