Dans une étude récente publiée sur le bioRxiv* serveur de pré-impression, une équipe de chercheurs a étudié P323L dans l’ARN polymérase (NSP12) et D614G dans la protéine de pointe (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) pour comprendre la pression de sélection au niveau de ces deux mutations des sites.
Étude : Sélection rapide de P323L dans la polymérase SARS-CoV-2 (NSP12) chez des modèles humains et primates non humains et confère un phénotype de grande plaque. Crédit d’image : Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock
NSP12, un complexe ARN polymérase ARN-dépendant, est composé à la fois de protéines virales et de protéines de la cellule hôte. Le mécanisme derrière la pression de sélection agissant sur la mutation P323L chez l’homme et les modèles animaux primates non humains est inconnu. Les auteurs ont émis l’hypothèse que la mutation P323L dans le complexe polymérase NSP12 modifie les interactions avec le protéome de la cellule hôte, facilitant ainsi la réplication du SRAS-CoV-2. Par conséquent, ils ont cultivé des virus dans des lignées cellulaires de l’espèce hôte d’origine, supposant que cela pourrait conduire à la sélection, fournissant un mécanisme pour identifier les candidats pour le ou les événements zoonotiques d’origine.
Le SARS-CoV-2 avec la mutation D614G S a été identifié pour la première fois en février 2020, et en mai 2020, environ 80% des virus séquencés contenaient cette mutation. La lignée B.1 du SRAS-CoV-2 Pango et les sous-lignées contenant la mutation D614G avaient également des mutations potentiellement liées, y compris C14407U dans NSP12 qui conféraient une mutation P323L. Cependant, les lignées A.19 et A.2.4 avaient la mutation D614G mais pas la mutation P323L. Par conséquent, il n’est pas tout à fait clair si la mutation P323L dans NSP12 confère un avantage de fitness et est soumise à une pression de sélection.
Sommaire
L’étude
Dans la présente étude, des échantillons de patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) ont été séquencés pour analyser à la fois la séquence du génome viral dominant et les génomes variants mineurs avant et pendant les occurrences de mutations D614G/P323L au Royaume-Uni pour comprendre la dynamique de l’intérieur -pression de sélection d’hôte pour la variante P323L.
Les chercheurs ont analysé la population du SRAS-CoV-2 chez l’homme lorsque les deux mutations sont devenues partie intégrante de la séquence du génome viral dominant. En outre, une lignée B SARS-CoV-2 avec 323L et 614G dans la population de variantes mineures a été étudiée chez deux primates non humains – les macaques cynomolgus (Macaca fascicularis) et rhésus (Macaca mulatta) pour examiner le COVID-19 doux observé dans la plupart des humains.
L’échantillonnage longitudinal a indiqué que si la mutation 323L faisait partie de la séquence dominante du génome viral, 614G ne le pouvait pas. L’analyse génétique inverse du variant P323L avec une mutation 614G a révélé que le variant P323L croissait avec un phénotype de plaque plus grand offrant un avantage sélectif à la mutation D614G dans la protéine S. Dans l’ensemble, cela indiquait qu’une séquence dominante émergente (et une nouvelle variante) pouvait être prédite par une analyse des génomes de variantes mineures.
Résultats
L’analyse basée sur le modèle d’étude a suggéré une sélection rapide de P323L dans NSP12 et D614G dans la protéine de pointe chez l’homme. L’infection par un variant du SRAS-CoV-2 ayant une mutation dans le génome du variant mineur sous la pression de sélection aurait vu une proportion accrue de ce génome à mesure que l’infection progresse jusqu’à ce que le génome variant mineur devienne le génome viral dominant. Cependant, cela ne se serait pas produit si la transmission s’était produite tôt au cours de l’infection. Sous une forte pression de sélection, la population virale transmise aurait muté dans le cadre du génome viral dominant qui aurait persisté lors d’infections ultérieures. De plus, en raison de l’effet fondateur, il pourrait y avoir eu l’émergence soudaine d’une mutation dans la séquence dominante du génome.
Dans le modèle primate, la variante SARS-CoV-2 utilisée pour l’infection était un isolat proche de la souche originale de Wuhan qui avait la mutation P323 dans NSP12 et la mutation D614 dans la protéine S de la séquence consensus dominante. Au niveau du génome du variant mineur, la fréquence de 323L dans NSP12 était de 0,03 % et celle de 614G était de 0,02 %. L’analyse de séquence a également indiqué que certains animaux présentaient une séquence de génome viral dominante contenant 323L dans NSP12, mais pas nécessairement 614G dans la protéine de pointe.
Les virus recombinants qui différaient au niveau du codon 323 dans NSP12 avec la mutation D614G dans le S se sont développés avec une morphologie de plaque plus petite qu’une version avec seulement la mutation 323L dans NSP12. D’autres déterminants de la taille de la plaque sont in vitro taux de croissance, évasion des réponses antivirales et fusion de cellule à cellule.
Conclusion
Les résultats de l’étude suggèrent que, dans certains cas, le suivi de la distribution et de la fréquence des génomes variants mineurs du SRAS-CoV-2 au niveau de la population aiderait à prédire l’émergence d’une nouvelle séquence de génome viral dominant. Lorsqu’ils sont combinés à des calculs intensifs nécessitant des échantillons et des données de séquençage de meilleure qualité, les chercheurs peuvent également être en mesure de prédire rapidement une nouvelle variante émergente du SRAS-CoV-2. Il peut également aider à l’évaluation rapide des contre-mesures médicales et des interventions non pharmaceutiques contre ces variantes à l’échelle mondiale.
*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, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
