Dans une étude récente publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS)les chercheurs ont évalué la succinylation globale des cellules hôtes infectées par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Sommaire
Arrière plan
Alors que les vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) ont joué un rôle essentiel dans la réduction de la transmission du SRAS-CoV-2, l’efficacité décroissante du vaccin contre de nouvelles variantes virales est devenue un sujet de grave préoccupation. Cela a nécessité le développement de médicaments antiviraux à large spectre et efficaces contre le SRAS-CoV-2 et ses variantes émergentes.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié la succinylation des protéines hôtes et SARS-CoV-2 via une analyse succinylprotéomique basée sur la spectrométrie de masse quantitative.
L’équipe a analysé l’effet de l’infection par le SRAS-CoV-2 sur les modifications post-traductionnelles de la protéine hôte (PTM) dans les premières phases de l’infection en déterminant les conditions d’infection virale dans les cellules Caco-2. Les profils globaux liés aux cinq types de PTM ont été examinés après l’infection par le SRAS-CoV-2, tels que l’acétylation, la lactoylation, la malonylation, la succinylation et l’ubiquitination. De plus, l’équipe a récolté des cellules Caco-2 dans des échantillons biologiques en triple à zéro, 12 et 24 heures après l’infection (hpi). Chaque échantillon a été évalué pour les variations de l’abondance, de la transcription ou de la succinylation globale des protéines. Le groupe d’infection analysé à zéro hpi a été utilisé dans toutes les comparaisons pour estimer les changements de pli correspondant aux gènes ou aux protéines.
La probabilité d’interférence des protéines non succinylées a été éliminée en comparant les changements de pli observés dans les protéines succinylées et les protéines totales en abondance. De plus, le schéma de traduction des protéines SARS-CoV-2 a été détecté par l’analyse de l’abondance du transcriptome et du protéome viraux observés à des moments variés.
Résultats
Les résultats de l’étude ont montré que la succinylation des protéines était considérablement régulée positivement dans les premières phases de l’infection par le SRAS-CoV-2, ce qui était positivement associé à la période d’infection. L’équipe a également observé que le nombre de protéines hôtes diminuait en abondance dans les phases ultérieures de l’infection. De plus, la proportion des sites succinylés et des protéines a également augmenté, indiquant que l’infection virale a provoqué une réponse des protéines succinylées de l’hôte.
L’équipe a classé les protéines succinylées de l’hôte en quatre groupes en fonction des changements de pli en abondance. Cela a révélé que plusieurs protéines succinylées étaient présentes dans le deuxième groupe, indiquant que les niveaux de succinylation des protéines hôtes étaient positivement associés au processus d’infection virale. Cette corrélation positive a été vérifiée par une analyse plus approfondie des neuf groupes d’abondance de protéines ainsi que de l’abondance de protéines succinyl pendant l’infection. De plus, l’équipe a noté que l’abondance des protéines succinylées chez l’hôte était considérablement régulée positivement à 24 hpi, même si l’abondance des protéines totales ne révélait aucune variation remarquable. Cela a indiqué que la succinylation des protéines représentait une réponse cruciale de l’hôte contre le COVID-19.
La détection des modèles de traduction a montré que la plupart des transcrits viraux étaient considérablement régulés positivement dans les premières phases de l’infection. En ce qui concerne l’abondance virale, l’équipe a observé que seulement quatre protéines, à savoir la glycoprotéine membranaire SARS-CoV-2 (M), la nucléocapside (N), le cadre de lecture ouvert 3 (ORF3) et la protéine de pointe (S) étaient à des niveaux détectables à 24 hpi. Ces résultats étaient cohérents avec le cycle de vie du SRAS-CoV-2 dans les cellules infectées.
De plus, l’équipe a découvert que la modification de la succinylation ne se produisait que dans les protéines N et M à 24 hpi. D’autre part, les protéines N et M étaient en grande abondance à 12 hpi alors que la modification succinyle n’a pas été détectée à ce stade, indiquant que la succinylation des protéines N et M ne s’est produite qu’après la traduction des protéines dans le processus de réplication virale. L’équipe a également observé que les sites succinylés situés dans la protéine M étaient conservés dans tous les coronavirus de type SRAS. Cela suggère que les PTM de la protéine SARS-CoV-2 telles que la succinylation ont un rôle régulateur dans le processus de réplication virale.
Les chercheurs ont reconnu que 1000 protéines hôtes succinylées détectées à 24 hpi ainsi que 246 protéines étaient exprimées de manière différentielle. De plus, l’analyse d’enrichissement a révélé que les protéines hôtes succinylées qui présentaient une régulation positive étaient également impliquées dans les voies associées au métabolisme du protéasome, du ribosome et du spliceosome, tandis que les protéines régulées négativement étaient associées au lupus érythémateux disséminé, à la formation de pièges extracellulaires de neutrophiles, à l’alcoolisme et à carcinogenèse virale.
L’évaluation des inhibiteurs de la succinylation a montré que ST1326, un inhibiteur de la carnitine palmitoyltransférase I (CPT1), présentait une activité antivirale dans les cellules Caco-2 ainsi que dans les cellules HEK293T-angiotensine-converting enzyme-2 (ACE-2). L’inhibiteur de la protéine kinase activée par l’adénosine monophosphate (AMPK) STO-609 a également présenté une activité antivirale dans les cellules Caco-2, mais une activité antivirale comparativement plus faible dans les cellules HEK293T-ACE2.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que l’analyse succinylprotéomique globale pouvait révéler avec précision l’impact de l’infection par le SRAS-CoV-2 et de la modification de la succinylation des protéines virales sur les processus métaboliques dans les cellules hôtes.
