Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont exploré la protéomique du virus monkeypox (MPXV) et les caractéristiques structurelles de la protéine A42R, la seule protéine MPXV dans le RCSB PDB (banque de données sur les protéines) et la seule protéine de type profiline des poxvirus de structure connue.
Sommaire
Arrière plan
Les cas de MPX ont augmenté dans le monde entier et une compréhension des protéines structurelles du MPXV pourrait améliorer le développement de médicaments anti-MPXV. La génomique du MPXV a été largement analysée et rapportée ; cependant, les informations sur le protéome codé par le virus sont limitées, en particulier sur la structure des protéines MPXV.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont décrit la structure de la protéine MPXV A42R.
L’équipe a amplifié le cadre de lecture ouvert (ORF) codant pour l’A42R à partir de l’acide désoxyribonucléique (ADN) génomique de la souche MPXV Zaire-96-I-16 et l’A42R recombinant a été exprimé dans Escherichia coli et cristallisé. La structure A42R a été analysée à l’aide de la technique de dispersion anormale à longueur d’onde unique (SAD) et a été affinée à une résolution de 1,5 Å.
En outre, les séquences MPXV A42R ont été alignées avec des protéines de type profiline d’orthopoxvirus et des protéines de profiline humaine. La protéine A42R a été recouverte de Homo sapiens la profiline 1 (HsPFN1) et PFN2 et les projections de surface électrostatiques de MPXV A42R, HsPFN1 et HsPFN2 ont été évaluées. En outre, une analyse de mutagenèse a été effectuée et des modèles informatiques de l’analogue de la protéine A42R de l’ECTV (virus de l’ectromélie) ont été préparés. De plus, les séquences MPXV A42R ont été comparées avec des séquences d’autres protéines de type profiline de poxvirus pour déterminer si la compréhension de la structure A42R améliorerait la compréhension d’autres poxvirus.
Résultats
La superposition de A42R avec HsPFN1 et HsPFN2 a montré que les structures protéiques étaient alignées avec A42R avec des valeurs RMSD (écart quadratique moyen) de 0, 8 Å et 1, 0 Å pour HsPFN1 et HsPFN2, respectivement, avec des différences clés dans les zones de boucle. Les séquences A42R étaient similaires à celles des profilines humaines, bien qu’il y ait des différences structurelles, en particulier dans les zones de boucle, indiquant une faible liaison A42R avec l’actine et aucune liaison avec la poly (L-proline).
En particulier, la quatrième région de boucle de MPSX A42R située entre α2 et β2 était plus courte par rapport à la même zone dans HsPFN1 et HsPFN2 de quatre résidus (y compris le résidu Phe59). Dans les profilines humaines, la quatrième boucle a partiellement montré un arrangement hélicoïdal (PFN1/PFN2 α3). La structure de MPXV A42R a montré des hélices (n = 3) entourant des feuillets β à sept brins par rapport aux quatre configurations hélicoïdales d’autres profilines.
L’unité A42R asymétrique comprenait deux chaînes de polypeptides et la chaîne A est restée intacte sur tous les (n = 133) résidus A42R et comprenait également un résidu alanine N-terminal provenant de la protéase du virus de la mosaïque de la gravure du tabac (TEV). La chaîne B comprenait 2 à 133 résidus. La septième boucle de MPXV A42R située entre les souches β5 et β6 était plus courte que les HsPFN de trois résidus (avec suppression de Lys90) et la même région dans HsPFN3 était également plus courte que celle de HsPFN 1 et 2. La perte/délétion d’acide aminé (aa ) les résidus ont affaibli la liaison A42R-actine.
Le modèle informatique dérivé de MPXV ECTV de A42R a également estimé que les boucles des profilines MPXV présenteraient des différences structurelles significatives par rapport à celles des profilines de mammifères. Pris ensemble, la structure A42R a montré une feuille β à sept brins dans une orientation anti-parallèle entourée d’hélices α (n = 3) et d’une hélice partielle. De plus, la surface des interactions PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) dans la protéine A42R de MPXV a montré des différences électrostatiques significatives par rapport à celle des profilines humaines avec des zones hydrophobes et basiques réorganisées par rapport à HsPFN1 et HsPFN2.
Le résidu PFN1 Arg88 dans HsPFN1 essentiel pour la liaison de PIP2 a été remplacé par les résidus Lys90 et Leu85 de HsPFN1 en raison de délétions aa dans la septième boucle de MPXV A42R et le résidu Arg74 de HsPFN1 a été remplacé par un résidu thréonine (Thr71) dans MPXV A42R. Le résidu Arg136 dans PFN1 a contribué à un site alternatif pour la liaison de PIP2, qui correspondait au résidu Arg129 dans la protéine A42R de MPXV et était conservé dans toutes les molécules de profiline et de protéine de type profiline.
Les profilines étaient également liées aux protéines cellulaires et aux protéines associées à l’actine via le site poly (L-proline) comprenant les régions hélicoïdales C- et N-terminales et la liaison était régulée par la phosphorylation de la sérine et perturbée par Trp4. Dans MPXV A42R, la surface de PIP2 a été considérablement modifiée par les résidus Gly118 et Met114 et, par conséquent, A42R PIP2 peut ne pas se lier aux microtubules.
L’A42R dérivé de l’ECTV a montré une liaison avec une protéine cellulaire (tropomyosine) qui régule la liaison de la protéine associée à l’actine aux filaments d’actine, indiquant que la régulation de l’actine par les molécules de protéines de type profiline des poxvirus peut différer de celle des profilines humaines. La structure du MPXV A42R était hautement préservée parmi les orthopoxvirus avec deux différences aa par rapport au virus de la vaccine (VACV) et au virus de la variole majeure (VARV) et trois différences aa par rapport au virus cowpox (CPXV).
Une similarité/identité de séquence élevée a été observée entre le MPXV et les orthopoxvirus distants avec 100 % d’identité des résidus 17-24 formant le brin β1 sur neuf homologues d’orthopoxvirus, bien qu’il y ait eu des différences de 39 résidus aa avec neuf homologues. De plus, les résidus d’arginine formant le patch d’arginine MPXV ont été conservés à travers les orthopoxvirus, à l’exception de la protéine du virus Skunkpox (SKPV).
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence les similitudes et les différences structurelles entre le MPXV A42R et les profilines humaines et ont montré que l’A42R pouvait être considéré comme un homologue valide des orthopoxvirus ; cependant, la réplication des orthopoxvirus ne peut pas être déterminée uniquement en comparant leurs profilines cellulaires.
*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.
