Dans une étude méthodologiquement rigoureuse, des chercheurs de l'Université d'Oxford ont récemment montré comment la glycoprotéine de pointe du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère abrite une poche de liaison aux lipides qui module la stabilité du trimère de préfusion et fournit un blindage conformationnel. des anticorps. Leurs résultats sont actuellement disponibles gratuitement sur le bioRxiv * serveur de pré-impression.
Le SRAS-CoV-2, l'agent causal de la maladie à coronavirus en cours (COVID-19), est apparu fin 2019 et a entraîné des dommages sans précédent pour la santé humaine et l'économie mondiale.
On sait que l'enveloppe virale est décorée d'un pic glycosylé, qui est une grande protéine de fusion trimérique de type I. Étant donné que la plupart des anticorps neutralisants semblent cibler ce pic, il est rapidement devenu le centre d'attention principal lors du développement de vaccins non classiques.
La protéine susmentionnée a au moins deux fonctions fondamentales; d'abord, il se fixe au récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) avec son domaine de liaison au récepteur (RBD), puis agit comme une machine pour fusionner les membranes des cellules virales et hôtes afin de permettre l'entrée du génome viral.
Ce processus n'est pas encore entièrement compris; Néanmoins, une compréhension adéquate de la structure des pointes et des changements conformationnels qui en découlent est essentielle pour définir précisément l'anatomie de la cible – essentielle non seulement pour neutraliser les anticorps, mais aussi pour des composés chimiques nouveaux ou réutilisés.
Structure globale de la structure trimérique verrouillée du pic de SRAS-CoV-2. (A) Comparaison du Spike lié aux lipides avec les structures RBD «all down» (PDB ID, 6VXX) et «one up» Spike précédemment observées (PDB ID, 6Z97). Les protomères sont colorés respectivement en bleu pâle, gris et violet. La rotation et la translation relatives du NTD et du RBD sont indiquées. (B) Vue de dessus des domaines RBD et NTD du Spike « verrouillé '' montrant les positions relatives des acides gras liés (surfaces vertes), les sites de liaison ACE2 sont représentés en rouge, les hélices α2 qui ont le plus grand mouvement en brun, glycanes à N165 et N234 du NTD et N343 de RBD comme surfaces jaunes. (C) Densité de l'acide gras lié. (D) Gros plan des interactions entre les glycanes (jaune) sur N165 et N234 du protomère B NTD (gris) et du protomère A RBD (cyan).
Sommaire
Reconnaître le récepteur putatif
La façon dont la pointe interroge son environnement pour les récepteurs tout en maintenant l'intégrité de l'état de pré-fusion est encore curieuse. Néanmoins, le modèle accepté est que les RBD se retournent stochastiquement pour révéler le site de liaison ACE2 de manière transitoire.
Plus spécifiquement, sur la base des positions «haut» et «bas» de la RBD, la protéine de pointe peut être dans un état ouvert accessible aux récepteurs ou dans un état fermé inaccessible aux récepteurs, respectivement. Cependant, une observation récente a montré qu'un ectodomaine de pointe de type sauvage purifié existe sous la forme d'un mélange d'un état de préfusion «verrouillé» (tous les RBD vers le bas) jusqu'ici non décrit et d'un état postfusion.
Un groupe de scientifiques de l'Université d'Oxford a rapporté une structure de microscopie électronique cryogénique à haute résolution de l'ectodomaine à pic de SRAS-CoV, révélant une disposition fermement tassée du trimère de pointe avec tous les RBD vers le bas.
Une poche liant les lipides comme avantage sélectif
En un mot, cette étude a confirmé que la conformation «verrouillée» du SRAS-CoV-2 (c'est-à-dire avec tous les RBD en panne) représente probablement l'état de repos de la pré-fusion; en outre, la conformation est compacte et stable et renforcée par des lipides liés à l'intérieur d'une poche potentiellement médicamentable.
« Nous avons décrit une conformation fermée bien ordonnée du pic de préfusion qui semble résulter de l'incorporation d'un facteur de poche endogène », disent les auteurs de l'étude. « Cette conformation est stabilisée par une série d'interactions spécifiques et conservées qui emballent étroitement la RBD remplie de poches et le domaine N-terminal autour de l'axe moléculaire triple », ajoutent-ils.
Il apparaît que les interactions RBD induites dans cette structure stabilisent les régions de la sous-unité S2 du pic, empêchant la conversion prématurée de l'état de préfusion. Les epitopes de neutralisation cruciaux sont protégés sous la forme «verrouillée». Dans le même temps, la perte de lipides peut provoquer une cascade d'événements qui se traduisent par une entrée cellulaire, semblable au mécanisme observé dans les entérovirus.
De plus, la conservation des résidus formant la poche que les chercheurs ont identifiée indique que cette conformation verrouillée peut se produire dans le groupe des bêta-coronavirus en tant que « conformation au repos '', exerçant un avantage sélectif pour conserver les sites immunogènes (y compris le site de liaison ACE2). aussi inaccessible que possible.
« Ces données, ainsi que l'observation récente d'une structure similaire dans un ectodomaine à pointes de type sauvage, suggèrent fortement qu'avant la reconnaissance par un récepteur cellulaire, la conformation » verrouillée « sera la forme de préfusion prédominante sur la surface virale », soulignent les auteurs de l'étude. .
Implications pour la conception des médicaments et des vaccins
Mais ces découvertes ne sont pas seulement un exercice pour satisfaire la curiosité scientifique; au lieu de cela, la conformation de pointe «verrouillée» a un potentiel considérable pour la conception thérapeutique. Comme la libération d'acides gras liés à la poche initie un changement de conformation qui amorce le virion pour la libération du génome, tout imitateur de facteur de poche qui ne parvient pas à se libérer peut être potentiellement utilisé comme médicament.
« Dans le cas du pic, nous suggérons que les liants de poche qui stabilisent ou déstabilisent le pic offriraient une voie plausible vers une thérapeutique, et nous démontrons que plusieurs composés déstabilisent significativement le pic », affirment les auteurs de l'étude dans le bioRxiv papier.
Les informations sur le mécanisme de stabilisation du pic de préfusion sont également importantes pour comprendre le contexte des épitopes présentés in vivo et, par conséquent, l'optimisation de la présentation dans les vaccins non classiques.
En résumé, ces résultats sont une étape supplémentaire vers la compréhension de la dynamique structurelle exacte de cette molécule complexe et assez instable – avec des implications substantielles pour les vaccins et la thérapie antivirale.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas examinés par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
