Les scientifiques recherchent avec impatience un antiviral efficace pour lutter contre le COVID-19 grave ou critique, qui a déjà causé plus d’un million de morts dans le monde. Une nouvelle étude publiée sur le serveur de pré-impression bioRxiv * rapporte l’élucidation du mécanisme d’inhibition du SRAS-CoV-2 par un inhibiteur non nucléotidique appelé suramine. Il s’agit du premier composé de ce type à démontrer une telle activité et son utilisation est prometteuse en tant que médicament réutilisé contre COVID-19.
Sommaire
Suramine
Comparé aux premiers SRAS-CoV et MERS-CoV hautement pathogènes, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a une transmissibilité beaucoup plus grande et a donc provoqué une pandémie plutôt qu’une épidémie locale. La suramine est un médicament utilisé pour traiter la maladie du sommeil et la cécité des rivières en Afrique depuis plus de cent ans. Il a également été démontré que la suramine était un inhibiteur contre une grande variété de virus, y compris les virus Zika et Chikungunya, indiquant ses divers mécanismes d’action contre plusieurs virus.
Par exemple, il peut empêcher l’attachement, l’entrée et la libération virales des cellules hôtes par ses interactions avec les protéines de capside virales. Des recherches récentes ont montré qu’il s’agissait d’un inhibiteur in vitro de l’infection par le SRAS-CoV-2 en culture cellulaire en empêchant l’entrée virale. L’étude actuelle montre que cela est dû à sa puissante inhibition de l’ARN polymérase dépendante de l’ARN du SRAS-CoV-2 (RdRp), une enzyme essentielle du cycle de vie viral. La suramine est 20 fois ou plus plus puissante que le remdesivir, qui est le seul médicament anti-COVID-19 actuellement approuvé.
Les études cryoEM révèlent la liaison de la suramine au site catalytique RdRp pour empêcher la liaison de l’ARN et de l’amorce. Cela sert de justification pour réutiliser la suramine pour ce virus ainsi que pour fournir un modèle de conception d’une structure qui peut être modifiée pour les nouveaux dérivés de la suramine.
Mécanisme d’inhibition par comparaison avec la structure RdRp liée au remdesivir A. Les deux vues d’ensemble du complexe RdRp-suramine chevauchaient la structure RdRp liée au remdesivir (PDB ID: 7BV2). Pour plus de clarté, seuls les domaines de polymérase sont présentés. La structure RdRp liée au remdesivir est définie comme gris clair, l’ARN matrice est défini comme cyan et l’ARN amorce est défini comme rouge. B. Vue rapprochée de la suramine n ° 1 chevauchée avec le brin matrice d’ARN. C. Vue rapprochée de la suramine n ° 2 chevauchée avec le brin d’amorce d’ARN.
Inhibition de RdRp par suramin
SARS-CoV-2 a une ARN polymérase de base composée de la protéine non structurale nsp12 et de deux sous-unités accessoires nsp7 et nsp8. Ce complexe est nécessaire à la synthèse d’ARN à base d’ARN. Ceci est presque entièrement inhibé par la suramine 8-32 μM par rapport à 100-1000 μM de la forme triphosphate de remdesivir (RDV-TP). La même tendance a été observée en ce qui concerne l’abolition complète de la formation du complexe RdRp-ARN, qui nécessitait 100 μM de suramine mais> 5 mM de RDV-TP. La concentration d’inhibition demi-maximale (IC50) de la suramine est de 0,26 μM mais de 6,21 μM pour le RDV-TP.
Cela indique que la suramine est 20 fois ou plus puissante que RDV-TP. En culture cellulaire, il a été démontré que le premier inhibe la duplication du virus dans les cellules Vero, la concentration efficace demi-maximale (CE50) étant d’environ 2,9 μM comparable à celle du remdesivir.
Pourquoi la suramine montre-t-elle des effets plus faibles en culture cellulaire? Les chercheurs pensent que cela est dû à la forte négativité de cette molécule, qui réduit son absorption par les cellules hôtes. Le CC50 (concentrations de médicament nécessaires pour réduire la viabilité cellulaire de 50%) de la suramine est supérieur à 1000 μM, indiquant sa marge de sécurité élevée.
La structure du complexe RdRp-suramine
En utilisant la cryo-EM, les chercheurs actuels ont découvert que le complexe RdRp-suramine a une structure très similaire au complexe apo RdRp. Nsp 12 a la même configuration paume-main droite avec un site catalytique actif comprenant sept motifs (A-G) qui sont hautement conservés entre les coronavirus. Deux molécules de suramine s’insèrent dans la chambre catalytique, l’une formée par le motif G et le motif B.
Chimiquement, la suramine a une symétrie double avec un lieur d’urée au centre. Cependant, seule la moitié est clairement définie sur la carte EM, sans le linker urée. Les interactions entre le RdRp et la suramine impliquent des liaisons hydrogène, des interactions de charge et des interactions de tassement hydrophobe.
Une étude de l’alignement avec RdRp de plusieurs virus suggère que les résidus qui entrent en contact avec la suramine sont conservés, indiquant la large applicabilité de la suramine à de multiples infections virales.
La suramine inhibe le SRAS-CoV-2 RdRp
La comparaison du complexe RdRp-suramine au complexe RdRp lié au remdesivir montre que les deux molécules de suramine occupent des positions spécifiques sur le brin d’ARN et le brin d’amorce, bloquant la liaison du brin de matrice-amorce d’ARN duplex au site actif de l’enzyme. Simultanément, il a empêché l’entrée du nucléotide triphosphate dans le site catalytique. Cela bloquait directement l’activité catalytique de RdRp.
Ce mécanisme fait référence à l’inhibition de SARS-CoV-2 RdRp, qui est différente de l’inhibition médiée par la suramine du norovirus RdRp, bien que cela implique également la liaison de deux molécules de suramine. Les deux sites de liaison de la suramine montrent la moitié de la molécule de suramine, mais par rapport à l’enzyme précédente, un seul des deux sites montre un chevauchement partiel. Dans ce dernier cas, il existe une inhibition indirecte de la polymérisation de RdRp puisqu’un site de liaison chevauche le canal d’entrée de nucléotide proposé.
Lorsque d’autres dérivés de suramine sont utilisés, ils se lient à des orientations et conformations différentes, et peuvent donc également inhiber le SARS-CoV-2 RdRp.
Les dérivés de suramine inhibent le SRAS-CoV-2 RdRp
Des médicaments à base de suramine ont été testés pour la chimiothérapie des cancers et des infestations parasitaires. Lors du criblage in vitro, les huit composés testés étaient des inhibiteurs efficaces de RdRp avec une puissance cinq fois supérieure à celle de la suramine. Avec des concentrations micromolaires efficaces, la cytotoxicité est faible, indiquant leur utilité potentielle pour le traitement COVID-19. Cependant, la différence observée précédemment dans la puissance biochimique et les dosages cellulaires est toujours présente, indiquant que ces composés ne sont pas bien absorbés par les cellules vivantes de l’hôte. Ainsi, l’utilisation de nanoparticules à base de glycol chitosane pour transporter ces particules de médicament dans les cellules peut améliorer leur biodisponibilité dans les tissus pulmonaires et leur puissance en tant qu’inhibiteurs viraux.
Implications
Les chercheurs montrent que la suramine est un inhibiteur viral direct et puissant de RdRp par inhibition directe, avec une analyse structurelle montrant le mécanisme de liaison et d’inhibition. Il s’agit du premier inhibiteur non nucléotidique du SARS-CoV-2 RdRp et indique le potentiel de développement d’analogues de suramine et de formulations médicamenteuses en tant qu’inhibiteurs puissants et efficaces de la réplication virale.
