Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) est le virus responsable de la pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). De nombreux vaccins en essais cliniques de phase III ont reçu une autorisation d’urgence un an après la découverte du SRAS-CoV-2. La plupart de ces vaccinations sont destinées à induire des réponses immunitaires à la protéine de pointe virale.
Plusieurs variantes préoccupantes (COV) du SRAS-CoV-2 sont apparues, contenant des mutations de la protéine de pointe qui augmentent la transmissibilité et altèrent la sensibilité à l’immunité neutralisante naturelle ou induite par le vaccin.
Le SRAS-CoV-2, comme tous les virus, dépend largement des protéines cellulaires pour compléter son cycle de vie pathogène. Cette dépendance à l’hôte pourrait être mise à profit pour développer des thérapies innovantes centrées sur l’hôte pour lutter contre l’infection par le SRAS-CoV-2. La purification par affinité combinée à la spectrométrie de masse (MS) a permis la détection des interactions protéine-protéine (IPP) virus-hôte du SRAS-CoV-2, tandis que le dépistage phénotypique CRISPR-Cas9 a révélé des gènes hôtes et des voies cellulaires critiques pour la vie du SRAS-CoV-2 cycle.
L’homéostasie du cholestérol, le complexe phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) et les récepteurs sigma-1 et -2 ont tous été identifiés comme des cibles biologiques possibles pour la réutilisation des médicaments.
Dans une étude récente publiée sur le Rapports de cellule server, une carte mondiale des protéines hôtes associées au génome du SRAS-CoV-2 a été développée par une équipe de chercheurs utilisant la technique d’identification de la protéine de liaison à l’ARN par MS (ChIRP-MS). Les auteurs ont découvert une collection de variables de dépendance à l’hôte du SRAS-CoV-2 qui affectent l’infection et pourraient être ciblées pour les traitements antiviraux en intégrant ces données protéomiques à des expériences de silençage génique.
L’étude
Les auteurs ont utilisé ChIRP-MS pour caractériser les composants de l’hôte qui ont interagi avec le génome du SRAS-CoV-2 tout au long de l’infection. Une principale souche clinique SARS-CoV-2 220/95 (EPI ISL 469284) a été testée sur des cellules 293T exprimant de manière stable le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2) (293T-ACE2). Pour conserver les complexes de ribonucléoprotéines (RNP), les cellules infectées et non infectées par le SRAS-CoV-2 ont été traitées avec du formaldéhyde pour réticuler l’ARN avec des protéines de liaison à l’ARN (RBP).
Les auteurs ont développé 129 sondes antisens biotinylées correspondant à l’ARN viral intégral pour capturer avec précision l’ARN du SRAS-CoV-2, puis ont utilisé des billes de streptavidine pour abaisser les RNP. SDS-PAGE a été utilisé pour séparer les protéines co-immunoprécipitées, qui ont ensuite été colorées à l’argent et évaluées par MS. Les répétitions du test sont remarquablement cohérentes, selon les analyses de corrélation. La protéine SARS-CoV-2 N était la protéine virale la plus répandue. Dans les analyses, la polyprotéine réplicase pp1ab, ainsi que les protéines structurelles et les protéines de cadre de lecture ouvert (ORF) 9b accessoires, ont été significativement enrichies.
Les auteurs ont comparé les données MS des 5 répétitions à l’aide de la méthode de notation SAINTexpress et ont produit un interactome de haute confiance. Ils ont découvert 107 protéines humaines qui étaient systématiquement liées à l’ARN du SRAS-CoV-2. Un interactome SARS-CoV-2 étendu a été découvert, ainsi que 39 nouvelles protéines. Les auteurs ont ensuite examiné l’interactome de haute confiance avec un interactome du SRAS-CoV-2, en utilisant des cellules infectées par le SRAS-CoV-2 qui n’avaient pas été réticulées comme contrôle négatif. Soixante-dix-huit facteurs enrichis communs ont été découverts, ainsi qu’un interactome central de haute confiance. Les niveaux d’expression des hits sélectionnés ont été suivis avant et après l’infection pour exclure les biais causés par les altérations du protéome de l’hôte induites par l’infection.
Le terme « liaison ARN » de Gene Ontology (GO) a été annoté sur 88% des protéines dans l’interactome étendu, indiquant une interaction directe avec le génome viral. Les auteurs ont utilisé des tests d’immunoprécipitation de l’ARN viral natif (vRIP) sur un sous-ensemble de 5 composants pour tester cette hypothèse. Les auteurs ont constaté qu’il y avait un enrichissement considérable en ARNv pour les 5 protéines testées par rapport aux témoins négatifs. Ces résultats ont également été validés dans des cellules A549-ACE2 qui expriment de manière stable les différentes protéines. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que la méthode ChIRP peut découvrir des protéines qui interagissent avec l’ARNv.
Plus de 150 termes GO statistiquement enrichis ont été découverts dans les évaluations fonctionnelles des protéines interagissant avec l’ARNv, qui se sont regroupées en 23 groupes fonctionnels partagés par les résultats d’études antérieures. Les chercheurs ont découvert des molécules hôtes impliquées dans le métabolisme de l’ARN, la traduction, la stabilisation de l’ARN, la construction du complexe RNP, le processus viral et la réponse immunitaire innée parmi elles. L’enrichissement considérable du terme GO d’épissage d’ARN était surprenant compte tenu de sa localisation principalement dans le noyau et de son implication dans la maturation de l’ARNm. Selon les auteurs, l’ARN du SRAS-CoV-2 pourrait séquestrer les RBP de l’hôte impliquées dans l’épissage, empêchant l’exportation nucléaire de l’ARNm cellulaire et favorisant la traduction de l’ARN viral dans le cytoplasme. Ce concept est soutenu par des recherches récentes qui montrent que le SRAS-CoV-2 NPS16 modifie l’épissage de l’ARNm pour contrecarrer l’immunité innée au stade post-transcriptionnel.
Conséquences
Ces résultats brossent un tableau des interactions fonctionnelles du génome de l’ARN du SRAS-CoV-2 avec la cellule hôte pendant l’infection. Selon les auteurs, le SRAS-CoV-2 interagit avec plusieurs RBP cellulaires pour faciliter la réplication virale, et certains de ces RBP pourraient être des cibles intéressantes pour la thérapie antivirale.
Ces informations peuvent être utiles dans les recherches futures sur le processus de réplication du SRAS-CoV-2 et le développement de médicaments antiviraux pour lutter contre l’introduction de nouveaux coronavirus humains ou de variations préoccupantes.
