Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont exploré le rôle du domaine N-terminal (NTD) de la protéine de pointe (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-COV-2) dans la fusion du SRAS-CoV-2 avec les membranes de l’hôte et le coronavirus maladie 2019 (COVID-19).
Étude : Le domaine N-terminal de la pointe SARS-CoV-2 module l’entrée virale et la fusogénicité dépendantes de TMPRSS2. Crédit d’image : Yeti pointillé / Shutterstock
Le SRAS-CoV-2 se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de l’hôte pour initier l’entrée virale sur la base de l’expression de la sérine protéase transmembranaire 2 (TMPRSS2) et du clivage S. Dans le NTD du pic SARS-CoV-2, plus de 20 mutations ont été identifiées, mais très peu ont été caractérisées. Par conséquent, l’impact des mutations sur l’infectiosité virale et l’immunogénicité du vaccin n’est pas clair.
Les auteurs de la présente étude avaient précédemment montré que le Delta S et le Kappa S démontraient une efficacité de clivage S1/S2 élevée par rapport à la souche 614G WT (type sauvage) et l’infectiosité de la souche SARS-CoV-2 corrélée à l’efficacité de clivage en S.
À propos de l’étude
Dans cette étude neuve, les chercheurs ont évalué l’importance de NTD dans le clivage SARS-CoV-2 S et la fusion du virus aux cellules hôtes menant aux infections ultérieures SARS-CoV-2.
L’équipe a construit un panel de S chimériques comprenant le Kappa NTD ou le Delta NTD avec leurs origines de souches parentales correspondantes. Par la suite, des pseudovirus (PV) exprimant S de plusieurs variants préoccupants (VOC) ont été utilisés pour la transduction des cellules 293T exprimant TMPRSS2 et des cellules 293T parentales afin d’évaluer l’efficacité de l’invasion du SRAS-CoV-2. De plus, la différence de fusogénicité des souches Delta et Kappa a été évaluée.
Dans le cadre d’une analyse approfondie, le WT S portant le Delta NTD ou le Kappa NTD a été exprimé. De plus, le Delta NTD a été introduit dans les sous-lignées Omicron BA.1 et BA.2 pour déterminer si le Delta NTD pouvait augmenter la fusogénicité d’Omicron. De plus, l’impact de BA.2 NTD sur la fusogénicité de BA.1 et l’inverse ont été évalués.
La contribution de NTD dans le clivage de S a été évaluée dans des PV purifiés par analyse Western blot. En outre, la dépendance du SRAS-CoV-2 au TMPRSS2 pour l’invasion de l’hôte a été évaluée en prétraitant les cellules A549-ACE2/TMPRSS2 ou les organoïdes des voies respiratoires avec E64D (un inhibiteur de la cathepsine) ou le camostat (un inhibiteur du TMPRSS2). L’altération de l’accessibilité de l’ACE2 dans le S chimérique a été évaluée en transduisant des cellules 293T parentales avec une expression abolie de TMPRSS2 et une surexpression d’ACE2.
La contribution des mutations Delta NTD à l’augmentation de l’infectivité virale a été évaluée dans des cellules épithéliales des voies respiratoires humaines cultivées (Calu3) traitées avec des PV exprimant S de différents COV et la réversion des grappes d’acides aminés (156G, 142D, del158R et del157F) vers le WT Wuhan -1 souche.
Pour évaluer l’effet de la réversion des mutations sur la sensibilité du vaccin, les PV ont été utilisés pour transduire des cellules HeLa-ACE2 avec une dilution en série d’échantillons de sérum obtenus à partir d’individus doublement vaccinés avec le vaccin BNT162b2. De plus, des tests de neutralisation virale ont été effectués.
Le SARS-CoV-2 Delta NTD augmente la cinétique de fusion des pointes Kappa et WT. (A) : Un diagramme schématique montrant le système GFP divisé pour la fusion cellulaire médiée par le pic-ACE2. (B) : 681R ou 681H est requis pour la fusogénicité accrue dans Delta et sa chimère portant Kappa NTD. (C) : Le Delta NTD fusionné dans Kappa et WT a augmenté la cinétique de fusion de leurs homologues, respectivement. Les graphiques linéaires sur la droite montrent le pourcentage de la zone GFP positive à 12, 14, 16, 20, 22 et 23 h après la transfection. Les données montrant le SEM à chaque point ont été moyennées à partir de deux expériences. La carte thermique à chaque instant montre la moyenne de la zone positive GFP sur le champ de vision de deux expériences.
Résultats
Conformément aux découvertes précédentes de l’équipe sur l’association d’un clivage S accru avec une fusogénicité et une infectiosité accrues, un clivage S1/S2 médié par TMPRSS2 amélioré et une infectiosité accrue ont été observés parmi les chimères Kappa et Delta dans les organoïdes des voies respiratoires et les cellules Calu3. De plus, Kappa S était sujet à l’excrétion de SARS-CoV-2 S1 avec un rapport S2/S1 plus élevé par rapport à la souche WT, tandis que Delta S a démontré une stabilité accrue. De plus, Delta a montré l’efficacité la plus élevée de l’entrée et de la fusogénicité du SARS-CoV-2 médiées par TMPRSS2. Fait intéressant, une efficacité d’entrée accrue du S chimérique Kappa a été observée, indiquant que le Delta NTD a permis l’entrée de Kappa dans l’hôte en utilisant TMPRSS2.
En revanche, les sous-lignées Omicron portant le Delta NTD n’ont démontré aucune augmentation de la fusogénicité, ce qui indique que le Delta NTD ne pouvait pas augmenter l’efficacité d’utilisation du TMPRSS2 d’Omicron. Dans l’analyse étendue, le Delta NTD et le Kappa NTD ont amélioré le clivage S dans les chimères WT et ainsi augmenté l’infectivité WT dans les cellules Calu3.
Dans les cellules prétraitées et les organoïdes des voies respiratoires, la concentration inhibitrice semi-maximale (IC50) la valeur de camostat était deux fois plus élevée pour Delta par rapport à Kappa, tandis que E46D a montré des effets négligeables sur le SRAS-CoV-2. Delta a montré une résistance accrue au camostat et a donc démontré une plus grande efficacité d’utilisation de TMPRSS2 pour initier l’entrée du virus.
Sur la surexpression d’ACE2, une augmentation de 30 et de quatre fois de l’efficacité Delta et Kappa, respectivement, a été observée. Il convient de noter que le S chimérique Kappa portant Delta NTD a démontré un degré similaire d’augmentation de la sensibilité à Delta. D’autre part, une dépendance réduite à l’ACE2 a été observée dans la chimère Delta portant Kappa NTD. Cela a indiqué que le Delta NTD a modulé le clivage S médié par TMPRSS2 et le RBD régulé de manière allostérique pour une efficacité d’utilisation accrue de l’ACE2
Chaque mutant réverti a montré une infectivité réduite dans les cellules Calu3, avec la réduction la plus élevée (trois fois) observée après la réinsertion de 157R/158R. Il convient de noter que la réduction de l’infectivité n’a été observée que dans les cellules Calu3 et non dans les cellules Hela-ACE2, ce qui indique la spécificité du SRAS-CoV-2 conférée par le NTD.
Dans les tests de neutralisation, la présence de G156E et de D142G et la réparation de la délétion 157F/158R ont multiplié par deux la sensibilité à la neutralisation du SRAS-CoV-2, ce qui sous-tend l’importance de la NTD pour l’évasion des réponses immunitaires de l’hôte et l’infectiosité du SRAS- CoV-2.
Dans les tests de fusion, lors de la fusion du Kappa NTD dans Delta, le phénotype de fusion s’est déplacé vers Kappa de Delta, avec un retard de la cinétique. D’autre part, un phénotype Delta à fusion rapide a été observé lors de l’échange de Delta NTD par Kappa. De plus, un phénotype de fusion plus rapide a été observé lors de la fusion du Delta NTD dans le squelette WT. Cela indique que le Delta NTD pourrait améliorer la cinétique de fusion des souches WT et Kappa.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence la modulation allostérique spécifique à la variante du clivage et de l’infectiosité du SRAS-CoV-2 S par NTD. L’augmentation de l’efficacité du clivage du S justifiait une NTD apparentée puisque le S ne portant que des mutations du domaine de liaison au récepteur (RBD) ne pouvait pas être clivé efficacement.
*Avis important
bioRxiv publie 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.
