Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont profilé les sites de liaison de l’ensemble de la séquence protéique du pic (S) du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère.
L’interaction du SRAS-CoV-2 S avec l’enzyme de conversion de l’angiotensine hôte 2 (ACE2) est le principal mécanisme à l’origine de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Des interactions moléculaires ont également lieu entre le S transduit et les protéines hôtes endogènes se produisent probablement après l’infection; cependant, ces interactions ne sont pas claires.
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné le profil de liaison SARS-CoV-2 S contre plus de 9 000 protéines du corps humain.
La séquence entière de S recombinant a été radiomarquée avec 125I suivant quelles lames de protéines ont été utilisées pour dépister l’iode-125 [125I]S se liant à plus de 9000 protéines hôtes, et [3H]la liaison à l’estradiol (E2) a été utilisée comme témoin positif. D’autres puces ont été incubées avec du S radiomarqué ou non radiomarqué avec ou sans tritium [3H]E2. Par la suite, des essais secondaires ont été effectués pour confirmer les interactions de liaison à l’aide de la cinétique de résonance plasmonique de surface (SPR).
En outre, une analyse bioinformatique avec supercalcul à l’aide de la plate-forme EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns (EXSCALATE) a été réalisée pour identifier des motifs de type LXD hautement conservés du corégulateur du récepteur nucléaire (NRC) sur la sous-unité SARS-CoV-2 S2. De plus, la séquence S du SRAS-CoV-2 a été comparée à celles d’autres coronavirus humains (HCoV) tels que le SRAS-CoV, le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV)) et le coronavirus murin (MHV).
In silico des simulations d’amarrage moléculaire (MD) ont été effectuées pour identifier un mode putatif de liaison S-ER, dans lequel les dix meilleures hypothèses ont été examinées visuellement. Par la suite, neuf séquences peptidiques (SP 1 à 9) ont été extraites et leurs effets sur l’activation transcriptionnelle médiée par le récepteur des œstrogènes alpha (ERα) humain ont été évalués. En outre, la liaison stimulée par E2 de ERα avec l’acide désoxyribonucléique (ADN) a été évaluée. Pour l’examen visuel de la distribution cellulaire de ERα et S, des cellules Michigan Cancer Foundation-7 (MCF-7) ont été transfectées avec le S de type sauvage (WT) ou le S mutant (avec des mutations R682S ou R685S), et l’analyse immunocytochimique a été effectué.
La lignée cellulaire de macrophages murins RAW264.7 exprimant ERα a été utilisée pour évaluer l’inhibition médiée par ERα de la différenciation des ostéoclastes induite par RANKL (activateur du récepteur du ligand NF-κB) en présence de E2 ou S, indépendamment ou en combinaison. L’effet de E2 et S sur l’expression de l’ACE2 a été évalué dans les cellules MCF-7 à l’aide d’un dosage immuno-enzymatique (ELISA).
Des hamsters syriens ont été inoculés par voie intranasale avec un 1,5 × 105 dose infectieuse de culture tissulaire (TCID50) de la souche SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1. Les hamsters ont été imagés un jour après l’infection (dpi) et sept dpi en utilisant la tomographie par émission de positrons (TEP)/tomodensitométrie (CT). Les hamsters ont été sacrifiés à sept dpi et leurs poumons ont été soumis à une analyse immunohistochimique (IHC) et à une analyse par microscopie immunoélectronique (EM). Enfin, une analyse IHC a été réalisée sur des échantillons autopsiés de poumons humains post-mortem de patients COVID-19.
Résultats
Des interactions spécifiques S-ERα et S-NRP-1 (neurolipine 1) ont été observées, ainsi que des interactions importantes entre ERα, ERβ et d’autres protéines avec les coactivateurs NR 1, 2 et 3 (NCOA1, NCOA2, NCOA3). Les NCOA étaient liés aux régions de la fonction d’activation 2 (AF-2) situées sur les ER et modulaient l’activation de la transcription des ERα via une région comprenant un motif LXD.
En utilisant la plate-forme EXSCALATE, deux motifs de type LXD interagissant avec l’ER, à savoir. Le motif LPPLL aux résidus 861 à 865 et LEDLL aux résidus 818 à 822 ont été identifiés dans la séquence S, qui ont été conservés à travers les hCoV testés. In silico l’analyse et les simulations MD ont montré de fortes interactions S-ER au niveau de la région peptidique de fusion de la protéine S comprenant les motifs LEDLL et LPPLL. En outre, l’équipe a découvert que le peptide SP7, qui ne comprenait que le motif LPPLL, augmentait considérablement la puissance E2 de stimulation de l’activation transcriptionnelle de ERα.
Parmi les cellules transfectées, une expression granulaire de ERα a été observée dans le cytoplasme avec un marquage cytoplasmique accru de ERα, qui a augmenté en cas de surexpression de WT ou de mutant S. Cela indiquait que S augmentait la redistribution de ERα du noyau vers le cytoplasme. Le schéma de marquage ERα était similaire à celui observé parmi les cellules MCF-7 transfectées avec de l’ADN S. En outre, le traitement E2 et S ont augmenté la prolifération des cellules MCF-7, augmenté l’expression de l’ACE2 et aboli la différenciation des ostéoclastes induite par RANKL. Les effets ont été bloqués par le raloxifène, indiquant que E2 et S étaient ER-dépendants.
Dans l’analyse PET/CT, à sept jours par pouce, les poumons de hamster infectés par le SRAS-CoV-2 ont montré des changements pathologiques remarquables, qui ont augmenté la capacité pulmonaire [18F] absorption de fluoroestradiol (FES), reflétant une liaison accrue à l’ERα. De même, l’analyse IHC a montré une réactivité ERα parmi les cellules alvéolaires et interstitielles pulmonaires de hamsters infectés par le SRAS-CoV-2. Une expression accrue de l’ERα cytoplasmique a également été observée parmi les échantillons post-mortem autopsiés de patients COVID-19.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence l’ERα comme cible moléculaire du SARS-CoV-2 S, dont l’identification pourrait améliorer les connaissances sur la pathobiologie du SARS-CoV-2. De plus, la nouvelle interaction SARS-CoV-2-S-ERα pourrait être explorée pour le développement de thérapies anti-SARS-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.