Des chercheurs des National Institutes of Health de Bethesda, dans le Maryland, ont montré comment certains nanocorps synthétiques se lient à l’agent responsable de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) – un développement qui pourrait contribuer à la conception de thérapies.
L’équipe décrit les structures cristallines aux rayons X de trois nanocorps synthétiques (sybodies) qui se lient au domaine de liaison au récepteur (RBD) du nouveau coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
La superposition des structures sur des modèles de la protéine de pointe virale a révélé les différentes manières dont ces sybodies se fixent à la RBD.
La RBD est la principale région du pic responsable de la fixation à l’enzyme 2 de conversion de l’angiotensine (ACE2) du récepteur de la cellule hôte.
David Margulies et ses collègues disent que les études structurelles suggèrent qu’une batterie de sybodies ou de nanobodies a le potentiel de saturer complètement la surface RBD disponible.
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible sur le bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à un examen par les pairs.
Sommaire
Examen des structures détaillées des anticorps antiviraux
Le processus d’infection par le SRAS-CoV-2 commence par la liaison de la glycoprotéine de pointe trimérique à ACE2. L’examen des structures détaillées des anticorps antiviraux peut fournir des informations essentielles sur la manière dont cette adsorption virale et cette entrée cellulaire pourraient être affaiblies pour prévenir ou ralentir l’infection en cours et la propagation communautaire.
Des études ont récemment indiqué la valeur des anticorps à domaine unique dérivés des camélidés (nanobodies) ou des bibliothèques synthétiques inspirées des camélidés (sybodies) pour générer des constructions multivalentes qui pourraient aider au développement de traitements efficaces.
En quoi consistait l’étude actuelle?
L’équipe rapporte quatre structures cristallines aux rayons X de trois sybodies (Sb16, Sb45 et Sb68) qui se lient au récepteur RBD du SARS-CoV-2. Il a déjà été démontré que ces sybodies inhibent efficacement l’interaction ACE2-RBD et neutralisent l’infectivité virale.
Pour étudier la topologie détaillée de l’interaction entre ces sybodies et le RBD, les chercheurs ont également déterminé les structures cristallines de plusieurs complexes: les complexes binaires de Sb16 – RBD et Sb45 – RBD, un complexe ternaire de Sb45 – RBD – Sb68, et sans ligand Sb16.
Qu’ont-ils trouvé?
Le complexe Sb16 – RBD montre que la région 2 déterminant la complémentarité des anticorps (CDR2) et la CDR3 de Sb16 chevauche la région en forme de selle de la surface RBD qui se lie à ACE2. Le complexe Sb45 – RBD a montré que Sb45 chevauche cette région dans l’orientation opposée et encadre l’interface avec CDR2 et CDR3. Le CDR1 des deux sybodies est situé entre les boucles CDR2 et CDR3. La superposition des deux structures a montré que la CDR2 de Sb16 et la CDR3 de Sb45 se lient aux mêmes régions épitopiques, tandis que la superposition du ternaire Sb45 – RBD – Sb68 montre que Sb68 interagit à un site complètement différent sur la RBD.
Structures globales des complexes Sb16, Sb45 et Sb68 avec SARS-CoV-2 RBD. Rubans (sybodies) et rubans plus représentations de surface (RBD) du complexe de (A) Sb16 (ardoise) avec RBD (gris) (7KGK); (B) Sb45 (cyan) avec RBD (7KGJ), et (C) Sb45 et Sb68 (violet) avec RBD (7KLW). Sb16-RBD et Sb45-RBD, superposés sur la base du RBD, sont représentés en (D) pour mettre en évidence les boucles CDR, qui sont codées par couleur comme indiqué. La CDR2 de Sb16 et la CDR3 de Sb45 interagissent de manière similaire avec la surface RBD.
Margulies et ses collègues disent qu’il est particulièrement intéressant que si Sb45 CDR2 et CDR3 couvrent la région en forme de selle de la RBD, les interactions distinctes de Sb68 et de la RBD se produisent via le CDR3 plus long, avec une implication mineure de CDR1 et CDR2.
Pour évaluer la base structurelle sous-jacente à la capacité de ces trois sybodies à bloquer l’interaction RBD – ACE2, l’équipe a superposé chacune des trois structures sybody – RBD à une structure ACE2 – RBD. Cela a révélé que Sb16 et Sb45 ciblent directement le site de liaison ACE2, expliquant potentiellement leur capacité de neutralisation. D’autre part, Sb68 se lie à la RBD sur un site qui semble ne pas être compétitif pour la liaison ACE2.
Sb16 et Sb45 couvrent plus de surface que les autres complexes connus
L’analyse des interfaces de surface enfouie (BSA) entre RBD et ACE2 ou les sybodies a montré que Sb16 et Sb45 couvrent plus de surface que ACE2 et d’autres complexes sybody – RBD connus. La plus petite interface a été observée pour Sb68.
Interface et interaction de Sb16-RBD, (B) Sb45-RBD et (C) Sb68-RBD. Les régions CDR1, CDR2, CDR3 sont peintes respectivement en rose, orange et rouge. Les résidus supplémentaires en contact avec la région non CDR sont de la chaux colorée. Sur la surface RBD, les résidus épitopiques qui entrent en contact avec les sybodies sont colorés selon le CDR sybody.
Une analyse plus approfondie de la superposition des complexes Sb68 – RBD sur ACE2 – RBD a montré que la boucle Sb68 40-44 entre en conflit avec les chaînes latérales d’acides aminés de l’ACE, tandis que la boucle 61-64 entre en conflit avec le glucide ACE2 N322 et la boucle 87-89 en conflit avec le glucide ACE2 N546.
De plus, des simulations de dynamique moléculaire de RBD – ACE2 ont indiqué que les glucides interagissaient directement avec le RBD.
«Ainsi, la capacité de Sb68 à empiéter sur l’interaction ACE2 avec RBD implique probablement le choc stérique des glycanes liés au N322 et au N546», disent les chercheurs.
L’équipe affirme que les résultats démontrent comment la petite taille des sybodies ou des nanocorps peut être avantageuse pour accéder aux régions épitopiques du pic.
«Dans l’ensemble, nos études structurelles ne définissent pas seulement les épitopes Sb16, Sb45 et Sb68 à haute résolution, elles suggèrent qu’une batterie de sybodies ou de nanobodies a le potentiel de saturer la surface RBD disponible», écrit Margulies et ses collègues.
Quelles sont les implications de l’étude?
Les chercheurs soulignent que la variante SARS-CoV-2 qui a récemment émergé au Royaume-Uni a de multiples substitutions dans le RBD et que, bien que cela devrait affecter l’empreinte de Sb16 et Sb45, cela n’aurait aucun effet sur le site Sb68. .
«Ainsi, une cartographie précise des épitopes d’anticorps anti-RBD, de nanocorps et de sybody, en particulier pour ceux qui sont développés pour les essais cliniques, a des implications non seulement pour la compréhension méca niste des interactions de la RBD avec ACE2, mais aussi pour évaluer le potentiel sensibilité des variants viraux nouvellement apparus aux vaccins et anticorps actuellement administrés », conclut l’équipe.
*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.
