Dans une étude récente publiée dans Nature Chimie Biologieles chercheurs ont étudié l’utilisation de composés de nitrate d’aminoadamantane comme médicaments anti-coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2).
Sommaire
Arrière plan
La Food & Drug Administration des États-Unis a approuvé la mémantine, un médicament aminoadamantane, pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. S’appuyant sur leur expérience, les chercheurs ont exploré s’ils pouvaient cibler le canal viroporine de la protéine d’enveloppe (E) du SRAS-CoV-2 avec une ogive moléculaire vers le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2). L’ACE2 se lie à la protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 qui établit l’infection, et l’inhibition de cette réaction pourrait donner un nouveau mécanisme d’action médicamenteuse pour traiter la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Les nitrates d’aminoadamantane pourraient jouer le rôle de sondes chimiques à double mécanisme. Alors que le fragment aminoadamantane pourrait bloquer le canal viroporine de la protéine SARS-CoV-2 E, il pourrait également cibler la livraison du groupe lié à l’oxyde nitrique (NO) au S-nitrosylate pour inhiber la réaction de liaison S et ACE2.
Curieusement, des rapports anecdotiques suggèrent que les médicaments à base d’aminoadamantane offrent une certaine efficacité contre le SRAS-CoV-2. Les thérapies à base de NO se sont également révélées prometteuses dans les essais cliniques humains pour le traitement du COVID-19. Cependant, les données définitives à l’appui de ceux-ci font défaut.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé des composés de nitrate d’aminoadamantane à double mécanisme pour inhiber l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules hôtes en S-nitrosylant l’ACE2. De plus, les chercheurs ont vérifié si ces composés étaient non toxiques in vitro en utilisant des cellules HELA et in vivo en utilisant le modèle COVID-19 du hamster syrien.
Ils ont exposé des cellules HeLa exprimant de manière stable l’ACE2 humain (HeLa-ACE2) au SNOC et évalué la formation de SNO-ACE2 par un test de biotine. En d’autres termes, ils ont étudié le mécanisme moléculaire par lequel le NO et ses espèces apparentées inhibent l’activité du SRAS-CoV-2. De plus, ils ont évalué la liaison des cellules S et HeLa-ACE2, pour lesquelles ils ont incubé les cellules avec des SARS-CoV-S1 et S2 recombinants purifiés.
L’équipe a testé l’efficacité de la mémantine/NMT1, de l’amantadine/NMT4 et d’autres composés de nitrate d’aminoadamantane, NMT2, NMT3 et NMT5-NMT9 de manière masquée contre le SRAS-CoV-2 vivant dans des cellules HeLa-ACE2 pour déterminer leur potentiel thérapeutique basé sur l’indice de sélectivité (SI). Comme témoins positifs, ils ont utilisé le remdesivir, l’apilimod et la puromycine. Le SI compare la cytotoxicité non spécifique demi-maximale (CC50) d’un composé en l’absence d’infection à sa concentration antivirale efficace demi-maximale (EC50).
Pour étudier davantage l’effet de NMT5 sur la liaison SARS-CoV-2 S-ACE2, l’équipe a effectué des expériences de co-immunoprécipitation (co-IP) de ces deux protéines en présence et en l’absence de NMT5 à l’aide d’un anticorps anti-ACE2.
L’ACE2 humain contient huit résidus de cystéines (Cys), dont Cys261 et Cys498 sont présents sous forme de thiols libres. Ces deux sont probablement disponibles pour la S-nitrosylation via une attaque nucléophile réversible sur l’azote nitroso pour former un adduit SNO-protéine. Ainsi, les chercheurs ont également effectué une mutagenèse dirigée sur site de ces résidus de cystéine dans ACE2 pour valider les résultats des tests de commutation de la biotine. De plus, ils ont effectué une spectrométrie de masse (MS) après exposition au SNOC pour identifier les sites de S-nitrosylation.
Résultats de l’étude
Les résultats de l’étude ont mis en évidence que l’ACE2, le récepteur cellulaire du SRAS-CoV-2 S, pouvait être S-nitrosylé par le donneur de NO et l’agent de transnitrosylation S-nitrosocystéine (SNOC). Cette réaction de nitrosylation a semblé empêcher l’entrée, l’infectivité, et la cytotoxicité SARS-CoV-2. La mutagenèse dirigée a confirmé que la mutation C261A/C498A inhibait de manière significative la S-nitrosylation médiée par SNOC lors des tests de commutation de la biotine, et la SEP a confirmé la présence d’ACE2 S-nitrosylé à Cys261 et Cys498.
Sur les sept composés de nitrate d’aminoadamantane testés dans l’étude, l’amantadine et la mémantine n’ont montré aucune efficacité contre le SRAS-CoV-2 vivant. NMT5 a montré la protection la plus élevée contre le SRAS-CoV-2, avec une CE50 de 5,28 μM et un SI de 9,2. De plus, cette concentration de NMT5 se situait dans les quantités micromolaires pouvant être atteintes dans les tissus humains à des doses bien tolérées, comme observé chez deux espèces animales.
Les cinq µM de NMT5 ont diminué le co-IP, indiquant qu’il pouvait inhiber la liaison de la protéine S à ACE2 à un degré significatif et que le résidu Cys intact était essentiel pour la liaison de S-ACE2. La mutation Cys ou la S-nitrosylation pourraient diminuer de manière significative l’interaction de la protéine S avec l’ACE2.
conclusion
Les chercheurs ont développé un nouveau composé de nitrate d’aminoadamantane, NMT5, comme sonde chimique pour inhiber l’activité du SRAS-CoV-2 par la protéine S-nitrosylation. Son groupe nitro ciblait ACE2 en bloquant le canal viroporine de la protéine E. Ces connaissances mécanistes faciliteraient le développement de médicaments à base de nitrate d’aminoadamantane pour le traitement antiviral aigu du COVID-19.
Étant donné que NMT5 pourrait empêcher la protéine S du SRAS-CoV-2 de se lier au récepteur ACE2 en S-nitrosylant le récepteur de manière ciblée, il devrait également être capable d’empêcher de nouvelles variantes de la protéine S de se lier à l’ACE2 car l’ACE2 lui-même est bloqué.
De plus, les nitrates d’aminoadamantane pour la thérapie médicamenteuse COVID-19 pourraient compléter d’autres thérapies médicamenteuses, vaccinales et anticorps qui dépendent des sites antigéniques de la protéine S. De plus, la liaison de NMT5 au canal E viroporine peut conférer la capacité de bloquer la propagation du SRAS-CoV-2 d’un hôte à un autre.
