Dans un article récent publié sur bioRxiv* serveur de préimpression, des chercheurs de Rutgers, de l’Université d’État du New Jersey, de l’Université de Floride du Sud et de l’Université catholique d’Amérique ont démontré que la protéase principale (Mpro) entraînent une résistance au nirmatrelvir.
Étude : Les mutations naturelles de la protéase principale du SRAS-CoV-2 confèrent une résistance aux médicaments au nirmatrelvir. Crédit d’image : Orphée FX/Shutterstock
Sommaire
Arrière plan
La pandémie de SRAS-CoV-2 en cours souligne l’urgence des médicaments antiviraux biodisponibles par voie orale. Leurpro du SRAS-CoV-2 est une cystéine protéase et une cible reconnue pour les médicaments antiviraux. Le paxlovid (nirmatrelvir) et le molnupiravir sont les deux seuls médicaments oraux contre le SRAS-CoV-2 qui ont reçu l’approbation de la Food and Drug Administration (FDA). Paxlovid comprend le Mpro l’inhibiteur nirmatrelvir et l’activateur métabolique ritonavir.
Le risque d’hospitalisation ou de décès était de 89 % inférieur chez les patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) qui ont reçu Paxlovid moins de trois jours après le début des symptômes du SRAS-CoV-2 que chez ceux qui ont reçu le placebo. Néanmoins, l’apparition de variantes du SARS-CoV-2 avec Mpro les mutations ont suscité des inquiétudes quant à la résistance probable aux médicaments.
À propos de l’étude
Le présent travail a cherché à découvrir Mpro mutants du SRAS-CoV-2 résistants aux médicaments associés à des polymorphismes naturels. Les chercheurs ont examiné les séquences du SRAS-CoV-2 dans la base de données de l’Initiative mondiale sur le partage des données sur la grippe aviaire (GISAID).
L’équipe a examiné la résistance aux médicaments de trois Mpro inhibiteurs : PF00835231, GC-376 et nirmatrelvir. Le GC-376 a été utilisé pour traiter l’infection par le virus de la péritonite infectieuse féline (FIPV) chez les chats. En outre, Pfizer a développé le promédicament phosphonate PF-00835231 en tant qu’agent intraveineux pour le traitement des patients COVID-19 dans les hôpitaux et a fait l’objet d’un essai clinique. Enfin, le nirmatrelvir était l’ingrédient actif de Paxlovid.
Les auteurs se sont concentrés sur 12 Mpro résidus de sites actifs, M49, H41, N142, T135, S144, H164, H163, M165, H172, E166 et Q189, trouvés à moins de 6 Å du domaine de liaison du nirmatrelvir, c’est-à-dire PDB : 7SI9, pour trouver M résistant aux médicamentspro mutants. Ils ont proposé que les mutations à travers les résidus du site actif aient un impact direct sur l’adhérence au substrat et la résistance aux médicaments. Pour tester cette théorie, les chercheurs ont évalué les mutations dans ces 12 résidus en utilisant les séquences SARS-CoV-2 du GISAID.
L’évaluation de la liaison par décalage thermique et un test enzymatique basé sur le transfert d’énergie par résonance de fluorescence (FRET) ont été utilisés pour déterminer la sensibilité au médicament. Le SRAS-CoV-2 Mpro les protéines mutantes ont été exprimées et examinées pour l’inhibition du nirmatrelvir et l’activité enzymatique en utilisant des structures cristallines aux rayons X.
Structures cristallines aux rayons X des mutants Mpro. Chaque structure mutante est alignée avec la structure WT correspondante indiquée en blanc (apo, PDB 7JP1; complexe GC-376, 6WTT; complexe nirmatrelvir, 7RFW). Pour les structures mutantes, GC-376 et nirmatrelvir sont représentés respectivement en cyan et vert fluo. Les WT HB sont représentés par des tirets noirs pour les résidus sélectionnés sur les sites de mutation ou entre la protéine et l’inhibiteur. Les HB mutants sont représentés par des tirets rouges. Les mutations sont indiquées par du texte rouge. Le résidu S1 de l’extrémité N-terminale du protomère adjacent est marqué en orange. La chaîne latérale de L141 n’est pas représentée. (A) Apo Mpro S144A (magenta, PDB 8D4L). (B) Apo Mpro S144L (orange, PDB 8DFE). La vue du panneau B est légèrement décalée pour montrer le mouvement de l’extrémité N-terminale adjacente. (C) Apo Mpro H172Y (vert, APB 8D4J). (D) Complexe Mpro S144A GC-376 (magenta, PDB 8D4M). (E) Complexe Mpro S144L GC-376 (orange, PDB 8DD9). (F) Complexe Mpro H172Y GC-376 (vert, PDB 8D4K). Le résidu S1 est désordonné. (G) Apo Mpro E166Q (bleu, PDB 8D4N). (H) Complexe Mpro Q192T GC376 (mauve, PDB 8DGB). (I) Complexe Mpro M165Y Nirmatrelvir (marron, PDB 8DCZ).
Résultats
Les auteurs ont trouvé 66 SARS-CoV-2 M communspro mutations positionnées au site de liaison du nirmatrelvir, couvrant tous les mutants à haute fréquence au niveau des 12 résidus analysés.
Selon la valeur kcat/Km pour l’activité enzymatique et la valeur Ki pour la résistance aux médicaments, le Mpro les mutants ont été divisés en trois catégories : la catégorie 1 contient les résidus essentiels à l’activité enzymatique (H163 et H41) ; la catégorie 2 contient des résidus de points chauds pour la résistance aux médicaments (M165, S144, H172, E166 et Q192) ; et la catégorie 3 comprend les résidus qui peuvent résister à de multiples mutations sans influencer sensiblement l’inhibition du médicament et l’activité enzymatique (M49, T135, N142, Q189 et H164).
La plupart des Mpro les mutants présentaient une activité enzymatique diminuée, c’est-à-dire kcat/Km supérieure à une diminution de 10 fois. D’autre part, 11 mutants, dont M165T, S144M/F/A/G/Y, H172Q/F, E166Q et Q192T/S/V, ont présenté une activité enzymatique similaire à celle de la souche de type sauvage SARS-CoV-2 avec kcat/Km inférieur à une modification de 10 fois et résistance au nirmatrelvir avec Ki supérieur à une augmentation de 10 fois.
Bien que l’activité enzymatique de plusieurs mutants uniques trouvés dans cette enquête ait été réduite, il était concevable que le virus puisse produire de multiples mutations, telles que le mutant H172Y/Q189T, aidant à la restauration de l’aptitude à la réplication, à maintenir ou même à améliorer la résistance aux médicaments.
En outre, les structures de rayons X illustraient comment Mpro les mutations ont influencé la stabilité conformationnelle du site actif, abaissant la liaison du ligand. Les structures aux rayons X de six mutants simples avec ou sans nirmatrelvir/GC-376 ont été établies.
L’équipe a noté que les mutants adoptent une configuration productive lorsqu’un substrat ou un inhibiteur est présent, ce qui explique comment ils peuvent catalyser la réaction. La réduction des propriétés catalytiques des mutants et l’inhibition par le nirmatrelvir/GC-376 semblent être causées par deux facteurs : un effet entropique dû à l’instabilité conformationnelle accrue du site actif et un impact enthalpique causé par la perturbation directe des contacts de liaison ligand .
conclusion
Dans l’ensemble, dans la recherche actuelle, les auteurs ont trouvé 66 M résistants aux médicamentspro mutants issus du polymorphisme naturel du SARS-CoV-2 de la base de données GISAID. Ces mutations peuvent avoir un impact sur l’efficacité de Paxlovid, et la prescription continue de Paxlovid pourrait probablement augmenter la prévalence de ces mutants préexistants de résistance aux médicaments.
Les points chauds de résistance au nirmatrelvir, Mpro Les mutants M165, S144, H172, E166 et Q192 doivent être surveillés activement dans les SARS-CoV-2 en circulation. Très probablement, des mutations au niveau de ces résidus entraîneront une résistance considérable aux médicaments tout en maintenant la fonction enzymatique. La question de savoir si ces mutations réduisent la capacité de réplication virale et la transmission nécessite une évaluation plus approfondie.
Des mutants doubles ou triples peuvent apparaître pour contrecarrer la perte de la fonction enzymatique du mutant unique tout en améliorant ou en maintenant la résistance aux médicaments, comme le montre le mutant H172Y/Q189T. Par conséquent, il est essentiel de suivre le Mpro mutants avec une activité enzymatique réduite de l’étude actuelle.
*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.
