Un article en cours de relecture dans la revue Scientific Reports et actuellement disponible sur le Place de la recherche* rapports de serveur de préimpression sur l’acide chicorique (CA) en tant qu’inhibiteur potentiel du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Étude : Découverte et caractérisation structurelle de l’acide chicorique en tant que ligand de la protéine nucléocapside du SRAS-CoV-2 et perturbateur de liaison à l’ARN. Crédit d’image : NIAID
Sommaire
Arrière plan
Il existe toujours un besoin médical critique de nouveaux médicaments ciblés capables de combattre les infections par le SRAS-CoV-2. L’établissement de tels agents antiviraux, dans la plupart des cas, exige la connaissance de la fonction et de la structure des cibles virales possibles et l’identification et le profilage des sites d’attachement modulateurs de petites molécules dans ces protéines qui permettent des techniques de conception de médicaments basées sur la structure (SBDD).
La protéine de la nucléocapside (N) du SRAS-CoV-2 est une cible importante pour le développement de nouveaux antiviraux car elle est essentielle à la transcription et à l’encapsidation du génome du CoV. La protéine N est exprimée le plus souvent dans les cellules infectées. Pourtant, il n’a pas été largement utilisé comme cible pour le développement de médicaments anti-SARS-CoV-2, contrairement aux protéines structurelles d’enveloppe (E) et de pointe (S). En effet, les données structurelles sur la liaison au ligand de la protéine N sont limitées.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs du Centre brésilien de recherche sur l’énergie et les matériaux et l’Université d’État de Campinas ont utilisé un nouveau test de dépistage à haut débit (HTS) basé sur la polarisation de fluorescence pour découvrir de petits composés qui interfèrent avec la capacité de la protéine N à se lier à un ARN spécifique, c’est-à-dire l’ARN1, obtenu à partir du signal d’emballage du génome du SRAS-CoV-2 (PS).
Pour développer un test permettant de reconnaître les inhibiteurs possibles de la capacité de liaison à l’ARN de la protéine N, l’équipe a recherché un ARN cible de la protéine N utilisant la séquence SARS-CoV-2 PS comme candidat. Un test de polarisation de fluorescence (FP) utilisant différents ARN marqués au 5′-fluorescéine isothiocyanate (FITC) comme cibles a suivi les activités de liaison à l’ARN de la protéine N.
Les scientifiques ont utilisé un test FP pour mener une expérience HTS examinant une bibliothèque d’environ 3200 médicaments et composés bioactifs autorisés. Des études de concentration-réponse ont été menées à l’aide des molécules présélectionnées pour vérifier l’efficacité des candidats à succès en tant qu’inhibiteurs du contact protéine N-ARN1.
La résonance magnétique nucléaire de la différence de transfert de saturation 1H (RMN 1H-STD) et la calorimétrie de titrage isotherme (ITC) ont été utilisées pour examiner plus en détail les caractéristiques de l’AC en tant que ligand de la protéine N. Les auteurs ont établi la structure cristalline du domaine C-terminal (CTD) de la protéine N couplé à l’AC pour faire la lumière sur la façon dont l’AC se lie à la protéine N. Ils ont cherché à voir si l’AC pouvait prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2 in vitro après validation de l’AC en tant que protéine-ligand N avec des conséquences probables sur son activité d’attachement à l’ARN.
Résultats
Dans l’évaluation des petites molécules bioactives, des composés immensément polaires se sont démarqués, en particulier des polyphénols comme l’acide chébulinique (CI), les ellagitanins, la punicaline (PL) et la punicalagine (PG), ainsi que des diesters d’acide tartrique, tels que CA, et des naphthyurées polysulfonées comme suramine (SUR). Ces dernières substances ont interféré avec le contact d’une sonde d’ARN générée à partir de la séquence SARS-CoV-2 PS, RNA1, et de la protéine SARS-CoV-2 N intégrale au niveau submicromolaire.
La structure cristalline de l’acide chicorique de liaison CTD de la protéine SARS-CoV-2 N (CA) révèle un réseau de contacts polaires et de réajustements structurels pour s’adapter au ligand symétrique dans le site de liaison de la protéine CA-N. A) Représentation de dessin animé de la structure cristalline du dimère CTD de la protéine N illustrant ses éléments de structure secondaire (en bleu), y compris deux hélices 310 (η), cinq hélices α et deux brins β antiparallèles et le site de liaison CA (encart mis en évidence par le carré pointillé bleu). B) Site de liaison CA détaillé à partir de l’encart du panneau A. La molécule CA est représentée sous forme de bâtons (orange) avec sa carte de densité électronique en bleu. Le CA se lie à une poche peu profonde formée entre les hélices α 1-2 et l’hélice η 2, près de l’extrémité C-terminale (C-Ter). C) Interactions atomiques CA avec les résidus de protéine N. Les groupes carboxyle CA sont à des distances idéales pour engager des interactions électrostatiques et des liaisons hydrogène avec la chaîne latérale Arg276 (atome NH1), l’amine de la chaîne principale Arg277 et une molécule d’eau structurelle (W288) stabilisée par Arg276 NH2. Thr271 et Gln289 peuvent en outre positionner les donneurs de liaison hydrogène (Thr271O et une molécule d’eau structurelle, W478, stabilisée par le carbonyle Gln289) pour engager une interaction symétrique avec les groupes carbonyle des deux unités caffeoyl de CA. L’un des motifs catéchols de CA est bien logé près du Pro364 C-terminal, montrant une densité électronique bien définie (vide panneau B). D, E) Superposition du site de liaison CA dans la protéine N native CTD (bâtonnets bleus, PDB ID 7UXX) et le complexe CTD de la protéine CA-N (bâtonnets gris (PDB ID 7UXZ)) mettant en évidence les réajustements structurels induits par la liaison CA (mis en évidence par des flèches rouges). Les chiffres ont été générés avec Pymol (Schroedinger Inc.). Les contacts polaires sont indiqués par des lignes pointillées avec les distances mesurées en Angströms. Les atomes d’oxygène sont représentés en rouge, les atomes d’azote en bleu. Les molécules d’eau sont représentées par des sphères rouges.
CI, PL, PG et SUR ont été décrits précédemment pour afficher différentes caractéristiques biologiques, y compris l’action antivirale. Cependant, l’AC a été mise en évidence comme une nouvelle classe de modulateurs de la protéine N et l’un des composés les plus efficaces découverts dans les essais HTS actuels.
Les résultats ont démontré que l’AC était un ligand d’affinité pour la protéine N qui se fixe au CTD et expulse l’ARN de la protéine N à des niveaux micromolaires. L’équipe a découvert que l’AC supprime la multiplication du SRAS-CoV-2 en culture cellulaire à des concentrations micromolaires, ce qui était compatible avec les valeurs de la constante de dissociation (KD) pour la dissociation de la protéine N et du complexe ARN1.
conclusion
Selon les auteurs de l’étude, la présente recherche était la première caractérisation d’un ligand non endogène pour la protéine SARS-CoV-2 N et le récit initial de cet emplacement de liaison modulateur du ligand sur la protéine CoV N.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont décrit un nouveau test HTS basé sur la fluorescence qui permet la découverte de petits composés qui obstruent la capacité de la protéine SARS-CoV-2 N à se lier à l’ARN. Ils ont utilisé une série d’études biophysiques pour caractériser les meilleurs résultats. Les chercheurs ont résolu la structure cristalline du ligand non endogène liant la protéine N CTD pour la première fois, illuminant une nouvelle région modulatrice dans la protéine SARS-CoV-2 N. Notamment, la région de liaison au CA a été conservée dans le SRAS-CoV et en partie conservée dans les protéines N du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS).
Les données actuelles fournissent la base structurelle pour la conception et l’établissement rationnels de nouveaux médicaments antiviraux ciblant la protéine SARS-CoV-2 N, une cible pertinente et encore non étudiée des CoV, malgré la nécessité d’affiner davantage l’AC en tant qu’agent antiviral.
*Avis important
Prépublications avec Research Square publier 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.
