Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, des chercheurs du Scripps Research Institute examinent les trimères de protéines de pointe solubles, exprimés par recombinaison, des sept variantes les plus importantes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire sévère (SRAS-CoV-2) pour comparer les N (asparagine)-glycane et comprendre les interactions entre le virus et la cellule hôte.
Étude: N-glycosylation évolutive de la protéine de pointe dans les variantes du SRAS-CoV-2. Crédit d’image : Limbitech / Shutterstock.com
*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.
Sommaire
Arrière-plan
La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), qui est née fin 2019 à Wuhan, en Chine, a fait plus de 6,9 millions de morts dans le monde. Le SRAS-CoV-2 a rapidement évolué depuis le début de la pandémie et a acquis diverses nouvelles mutations qui ont augmenté sa transmissibilité chez l’homme. La souche ancestrale SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 a été dominante en 2020, puis a évolué pour produire cinq variantes majeures préoccupantes (COV), dont les variantes Alpha, Beta, Gamma, Delta et Omicron.
La protéine de pointe SARS-CoV-2 trimérique se lie au récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE-2) pour médier l’entrée virale dans la cellule hôte. Lors du passage du virus à travers la lumière du réticulum endoplasmique, la protéine de pointe est glycosylée. Au fur et à mesure que la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 progresse dans le complexe de Golgi, la haute teneur en mannose N-les glycanes sur la protéine de pointe glycosylée sont convertis en complexe N-glycanes.
Spike-protéine N-glycanes sont associés à l’interaction entre le domaine de liaison au récepteur (RBD) et le récepteur ACE-2 sur la cellule hôte. Ainsi, le rôle important de ces molécules dans la réponse immunitaire de l’hôte souligne l’importance de comprendre les changements dans la N-paysage glycane à travers différentes variantes du SARS-CoV-2.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs évaluent la N-paysage glycane de la protéine de pointe Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2, ainsi que des variantes SARS-CoV-2 Alpha, Beta, Mu, Gamma, Delta, Lambda et Omicron. Le N– Le paysage des glycanes a également été comparé à celui d’une protéine de pointe recombinante récemment autorisée par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour une utilisation d’urgence en tant que vaccin.
Alors que la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 exprimée de manière recombinante dans des cultures de cellules humaines a conservé les étiquettes C-terminales qui permettaient la trimérisation, il leur manquait les domaines transmembranaire et C-terminal.
La microscopie électronique à coloration négative et la chromatographie d’exclusion de taille ont été utilisées pour valider la pureté et l’intégrité structurelle des pointes de pré-fusion. De plus, l’hétérogénéité site-spécifique des N-glycanes a été analysé par déglycosylation séquentielle et une approche protéomique basée sur la spectrométrie de masse ascendante.
Résultats
Le N-les sites de traitement des glycanes dans la protéine de pointe ont été conservés dans la plupart des variantes du SRAS-CoV-2. La tête de la protéine de pointe comprenait plus de 1 100 acides aminés et contenait huit N-sites de glycosylation dans le domaine N-terminal, deux N-sites de glycosylation dans le RBD, et neuf autres N-sites de glycosylation. Comparativement, la tige de la protéine de pointe, avec chaque protomère comprenant moins de 150 acides aminés, contenait trois N-sites de glycosylation.
Beaucoup de N-les sites de glycosylation dans le RBD, le domaine N-terminal et la tige de la protéine de pointe étaient complètement occupés par des glycanes complexes, tandis que N234, qui est présent dans le domaine N-terminal, avait des glycanes riches en mannose. Seuls ceux N-les sites de glycosylation impliqués dans la dynamique du RBD, dans la stabilisation des protéines de pointe en raison de la proximité des sous-unités S1 ou S2, ou dans la stabilisation des fonctions post-fusion S2 ont montré des changements de glycosylation.
De plus, une analyse de regroupement hiérarchique a montré que malgré les nombreuses nouvelles mutations dans la variante Omicron, ses schémas de glycosylation étaient plus similaires à la souche ancestrale Wuhan-Hu-1 qu’à toutes les autres variantes. De plus, les variantes Delta et Gamma avaient les schémas de glycosylation les plus différents.
La différence entre les résultats du regroupement hiérarchique et les modèles évolutifs déchiffrés à partir de l’analyse des mutations d’acide nucléique a également suggéré que les changements de glycane étaient sous une pression de sélection qui dépendait davantage d’une structure d’ordre supérieur que la séquence protéique primaire.
Les sites N616, N343 et N165 ont montré des changements constants vers des glycanes riches en mannose à partir de glycanes complexes. Alors que N343 et N165 sont impliqués dans l’ouverture du RBD, N616 est très proche de D614G, qui est la mutation systématiquement trouvée dans la plupart des variantes du SRAS-CoV-2. N616 est également impliqué dans l’induction de changements structurels pour améliorer l’intégrité de l’unité S1-S2 après le clivage de la furine.
La variante SARS-CoV-2 Delta était associée à un traitement significativement moins important des glycanes dans les sites N616, N343 et N165, ce qui aurait amélioré la formation de syncytia et la tumorgénicité sur les cellules des voies respiratoires via les récepteurs de liaison au mannose.
Les cellules des voies respiratoires exprimaient de très faibles niveaux de récepteurs ACE-2 mais étaient les plus affectées par la variante Delta. Ainsi, les récepteurs de liaison au mannose et le faible traitement des glycanes dans les trois sites pour la forte pathogénicité de la variante Delta doivent cependant être examinés plus avant.
conclusion
Les résultats de l’étude suggèrent que la plupart des N-les sites de glycosylation sont conservés dans les principales variantes du SARS-CoV-2. Cependant, trois N-les sites de glycosylation, y compris N616, N343 et N165, montrent un traitement réduit du mannose élevé N-glycanes à complexe N-glycanes.
Ces sites sont impliqués dans l’ouverture du RBD et l’intégrité du clivage post-Furine de la sous-unité S1-S2. La diminution du traitement des glycanes dans ces sites pourrait jouer un rôle dans la fonction de pointe et la pathogénicité des variants.
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*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.
