Une équipe de scientifiques basés aux États-Unis a récemment effectué un dépistage robuste à haut débit pour identifier les inhibiteurs potentiels d’entrée du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Le dépistage identifie la calpeptine comme un inhibiteur puissant et hautement spécifique du SRAS-CoV-2 et de ses variantes. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Contexte
Le SRAS-CoV-2, l’agent pathogène responsable de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), a infecté plus de 202 millions de personnes et fait 4,29 millions de morts dans le monde. Malgré les mesures de contrôle non pharmacologiques et les vaccins, la trajectoire pandémique est toujours en hausse.
Plusieurs médicaments antiviraux ont été reconvertis en interventions thérapeutiques et des anticorps monoclonaux ciblant la protéine de pointe virale ont été développés.
Bien que l’efficacité des médicaments réutilisés soit encore incertaine, les thérapies combinées avec des anticorps monoclonaux montrent des résultats prometteurs, en particulier chez les patients COVID-19 hospitalisés atteints d’une maladie grave.
Il est maintenant bien établi que l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules hôtes est initiée par l’interaction du pic viral avec l’enzyme de conversion de l’angiotensine de la cellule hôte 2 (ACE2), suivie de la fusion de l’enveloppe virale – membrane de la cellule hôte. Pour prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2 à un stade précoce, il est donc essentiel de développer ou d’identifier de petites molécules potentielles pouvant interférer avec l’interaction pointe – ACE2.
Dans la présente étude, les scientifiques ont passé au crible plusieurs bibliothèques uniques pour identifier de petites molécules qui peuvent être réutilisées pour inhiber le processus d’entrée du SRAS-CoV-2.
Plus précisément, ils ont criblé la bibliothèque ReFRAME de 13 136 petites molécules qui ont déjà subi des tests précliniques ou sont actuellement en développement clinique. De plus, ils ont criblé 15 000 petites molécules de deux autres bibliothèques et 400 molécules ayant une activité antivirale connue ou suspectée.
Pour la validation des molécules identifiées, ils ont mené une série de tests mécanistiques, y compris un test d’infectivité du SRAS-CoV-2 sur cellules entières.
Identification d’une molécule candidate puissante
Le criblage d’environ 15 000 petites molécules cliniquement pertinentes a conduit à l’identification de la calpeptine comme la molécule candidate la plus puissante ciblant le processus d’entrée du SARS-CoV-2. La calpeptine est un inhibiteur perméable aux cellules d’un groupe de protéases, dont la calpaïne I, la calpaïne II, la cathepsine L et la cathepsine K.
Amarrage de la calpeptine au RBD de type sauvage, en utilisant une structure PDB 6M0J modifiée. A. Calpeptin amarré au RBD. B. Vue 3D de Calpeptin amarré à RBD. Surface moléculaire colorée en fonction du potentiel électrostatique résiduel. Calpeptine représentée en jaune. C. Les interactions de la calpeptine avec les résidus critiques au sein du RBD. D Types d’interaction entre la calpeptine et le RBD. Les liaisons hydrogène sont représentées en orange, les liaisons pi-pi sont représentées en violet et les liaisons pi-cation sont représentées en vert E. La calpeptine est ancrée dans l’interface connective RBD-ACE2.
Effets antiviraux de la calpeptine
Comme observé dans l’étude, la calpeptine empêche de manière significative l’entrée du SRAS-CoV-2 de type sauvage dans les cellules hôtes en inhibant à la fois les voies d’entrée médiées par ACE2 et endosomales. Une puissance inhibitrice comparable de la calpeptine a également été observée dans les étapes post-entrée.
Par rapport au virus de type sauvage, la calpeptine a montré une puissance inférieure pour inhiber l’entrée des variants B.1.1.7 et B.1.351. Cependant, toutes les inhibitions se sont produites à des concentrations nanomolaires.
Pour évaluer la spécificité de la calpeptine, les scientifiques ont effectué des tests d’entrée en utilisant des cellules exprimant ACE2 qui ont été infectées par des virus pseudotypés contenant un pic SARS-CoV-2 ou un pic SARS-CoV. Les résultats ont révélé que la calpeptine avait une efficacité 8 fois inférieure contre le SRAS-CoV que contre le SARS-CoV-2.
Inhibition de l’entrée virale médiée par la calpeptine
Les scientifiques ont effectué l’amarrage moléculaire de la calpeptine au domaine de liaison au récepteur de pointe (RBD) de type sauvage en ce qui concerne l’ACE2. Les résultats ont révélé que la calpeptine se lie au RBD de type sauvage avec la plus haute affinité en interagissant avec les résidus S494, Y453, Y505 et R403. Surtout, tous ces résidus sont vitaux pour l’interaction ACE2 – RBD, et donc, pour l’entrée virale. Parmi les variantes testées du SARS-CoV-2, la calpeptine a montré la plus faible affinité pour B.1.1.7 RBD. Cela pourrait être dû aux changements de conformation induits par la mutation du pic N501, entraînant un nombre moindre d’interactions intermoléculaires entre la calpeptine et le B.1.1.7 RBD.
Importance de l’étude
L’étude identifie la calpeptine, un inhibiteur de protéase, comme un puissant inhibiteur de l’entrée du SRAS-CoV-2, avec une puissance similaire à celle du remdesivir, un médicament antiviral. Le composé démontre également une activité antivirale contre les variantes du SRAS-CoV-2, notamment B.1.1.7 et B.1.351. Une liaison de haute affinité entre la calpeptine et le pic RBD pourrait être le principal mécanisme d’inhibition de l’interaction RBD – ACE2 et ensuite de blocage de l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules hôtes. Cependant, l’inhibition de la cathepsine L par la calpeptine pourrait être un autre mécanisme potentiel de blocage de l’entrée virale à la surface cellulaire.
*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.
