Une équipe de scientifiques de l’Université de la Saskatchewan, au Canada, a récemment démontré que les agents chimiques capables de réduire les liaisons disulfure (SS) peuvent être potentiellement utilisés comme médicaments antiviraux contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), le pathogène de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Leur étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de pré-impression.
Au 5 janvier 2021, plus de 84 millions de cas confirmés de COVID-19, dont 1,8 million de décès signalés à l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Pour réduire la transmission du SRAS-CoV-2 et freiner la trajectoire de la pandémie du COVID-19, la communauté scientifique mondiale a recherché des interventions thérapeutiques et préventives. Plus de 180 vaccins candidats sont en cours de développement, et certains d’entre eux ont déjà montré des réponses affirmatives dans des essais cliniques humains. De plus, des études cliniques menées à la recherche de médicaments thérapeutiques efficaces ont identifié certains médicaments antiviraux réutilisés, tels que le remdesivir, l’hydroxychloroquine, le lopinavir et l’interféron, comme agents potentiels pour traiter les patients atteints de COVID-19 modérés à sévères.
Mécaniquement, l’interaction entre la protéine de pointe (ou protéine S) du SRAS-CoV-2 et l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de la cellule hôte est responsable de l’entrée virale. L’analyse structurale du SRAS-CoV-2 a montré que la protéine de pointe virale et son domaine de liaison au récepteur (RBD) contiennent de multiples liaisons disulfure (SS), qui sont connues pour jouer un rôle essentiel dans le maintien de l’intégrité structurelle et fonctionnelle de la pointe. protéine. De plus, il existe des preuves indiquant que la perturbation des liaisons SS virales peut entraîner une perte de sa capacité de liaison.
Compte tenu de l’abondance des liaisons SS dans la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 et de leur implication potentielle dans la modulation de la structure et de la fonction du pic, la présente étude a été conçue pour évaluer l’efficacité des agents réducteurs de disulfure dans la prévention de l’infection par le SRAS-CoV-2 in vitro.
Conception de l’étude actuelle
Les scientifiques ont effectué une analyse de la dynamique moléculaire et ont prédit que la réduction de la liaison SS dans le pic RBD rend le domaine plus flexible. Plus précisément, l’analyse révèle que la liaison SS présente dans la boucle de surface de RBD (C480-C488) est responsable du maintien de la conformation de la boucle et joue donc un rôle important dans la médiation de l’interaction RBD-ACE2. Comme prévu par la dynamique moléculaire, la réduction de la liaison SS dans la boucle de surface peut affecter la stabilisation structurelle et altérer l’interaction RBD-ACE2.
Instantanés de la conformation de la boucle de surface RBD, résidus 456-490, le long des trajectoires de dynamique moléculaire. A) La structure cristalline du complexe Spike RBD – ACE2. Le domaine Spike RBD est représenté sous forme de dessin animé et de blé coloré, tandis que ACE2 est représenté sous forme de dessin animé semi-transparent lilas. Les liaisons S – S sont représentées sous forme de fil avec des atomes de carbone blanc et de soufre jaune. La conformation de la boucle de surface RBD, résidus 456-490, après 250 ns de modélisation moléculaire est montrée en vert, rouge et lavande pour RBD, RBD (-4 SS) et RBD (-1 SS), respectivement. B) Instantanés des conformations de la boucle RBD 456-490. Le domaine RBD est présenté sous forme de dessin animé de blé. La structure de la boucle est représentée en couleur lavande, verte, orange et rouge pour 250, 500, 750 et 1000 ns de la trajectoire de modélisation. C) Instantanés de la boucle 456-490 conformations du RBD (- 1 SS). D) Instantanés de la boucle 456-490 conformations du RBD (-4 SS). Le schéma de coloration est identique pour B, C et D. Les écarts structurels de la boucle 456-490 sont beaucoup plus élevés si la liaison Cys480-Cys488 est réduite, comme indiqué en C et D.
Sur la base des prévisions de dynamique moléculaire, les scientifiques ont mené une série de in vitro et des analyses cellulaires pour déterminer la capacité de plusieurs agents réducteurs de disulfure, tels que le dithiothréitol (DTT), la tris (2-carboxyéthyl) phosphine (TCEP), la N-acétyl-L-cystéine (NAC) et le glutathion réduit (GSH) ), pour atténuer l’infection par le SRAS-CoV-2.
Observations importantes
Les données obtenues de in vitro les analyses révèlent que les agents réducteurs de disulfure DTT et TCEP sont capables de modifier la composition de la structure secondaire du pic RBD et de réduire sa température de fusion presque à la gamme physiologique. De plus, ces deux agents chimiques altèrent significativement l’interaction entre RBD et ACE2 en réduisant la liaison RBD SS. Une température de fusion très basse de la RBD observée en présence de DTT et de TCEP indique que l’administration d’agents réducteurs dans le corps humain peut conduire à un déploiement de RBD même à température corporelle normale. D’autres agents réducteurs testés dans cette étude, tels que le NAC et le GSH, démontrent des effets similaires, mais l’impact est moindre que le DTT et le TCEP. Contrairement aux effets RBD, l’incubation du DTT et du TCEP avec ACE2 ne provoque aucune réduction de SS, indiquant que ACE2 est résistant aux agents réducteurs externes.
En ce qui concerne l’interaction entre RBD et ACE2, le DTT et le TCEP réduisent de manière significative l’affinité de liaison, tandis que le NAC et le GSH montrent un impact moins significatif.
Conformément à in vitro expériences, les données obtenues à partir d’analyses cellulaires démontrent que le DTT et le TCEP peuvent empêcher l’entrée et la réplication du SARS-CoV-2 à l’intérieur des cellules humaines. Les concentrations de DTT et de TCEP utilisées pour obtenir les effets antiviraux n’ont provoqué aucune réduction de la viabilité cellulaire, indiquant que ces agents peuvent être utilisés en thérapeutique pour empêcher la transmission du SARS-CoV-2.
Sur quatre agents réducteurs testés, le DTT et le TCEP démontrent les effets les plus élevés car ils ont un potentiel redox plus élevé que le NAC et le GSH, qui sont des mono-thiols et nécessitent la présence d’autres molécules contenant du thiol pour catalyser la réduction des SS.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude fournissent des informations utiles sur les effets antiviraux potentiels des agents réducteurs de disulfure. Compte tenu de leur capacité à inhiber l’entrée virale dans les cellules hôtes, ces agents réducteurs peuvent être utilisés comme première ligne de défense contre l’infection par le SRAS-CoV-2.
*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.
