Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont caractérisé les isolats de pointe (S) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2) extraits des échantillons de deux personnes infectées par le virus au Pérou (ΔN25) et au Brésil (ΔN135) en janvier 2021 .
Les variants S présentaient des délétions extrêmement importantes et rares dans une petite feuille bêta au-dessus du repli de galectine du domaine N-terminal (NTD) (βN3N5). De plus, l’isolat ΔN135 présentait une mutation du peptide signal P9L dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) de son S qui a perturbé la formation de liaisons disulfure 15-136 (DS15-136) et ont par conséquent eu un impact sur l’architecture structurelle de NTD.
La sous-unité S1 de la glycoprotéine S du SARS-CoV-2 abrite le NTD et le RBD qui sont les cibles des anticorps neutralisants du SARS-CoV-2 (nAbs) et des mutations d’échappement. Fait intéressant, de nombreuses variantes du SRAS-CoV-2 présentent de petites délétions dans les boucles NTD saillantes exposées.
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé la cryo-microscopie électronique à une seule particule à haute résolution (Cryo-EM) pour examiner la fonction des deux isolats S et déterminer comment, malgré des délétions aussi importantes dans leur NTD et la perte de disulfure, ils se repliaient correctement et maintenaient leur capacité fusionnelle.
L’équipe a effectué un test de fusion cellule-cellule à l’aide d’une protéine fluorescente verte (GFP) pour visualiser la formation de syncytia afin de comparer l’activité de fusion de S de ΔN25 et ΔN135 et du Wuhan-Hu-1 de type sauvage SARS-CoV-2 (WA1) souche.
Pour leur caractérisation biochimique et structurelle, les chercheurs ont produit des versions solubles de la variante S dans des cellules expi293F transfectées de manière transitoire, et pour l’évaluation antigénique, ils ont effectué une interférométrie de biocouche (BLI). L’équipe a mesuré l’affinité de liaison du fragment de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), cristallisable (Fc), aux pointes ΔN25 et ΔN135 et au WA1 S ; de même, ils ont mesuré l’activité de liaison S contre un panel de six anticorps monoclonaux (MAb) – S2M11, S2E12, C144, 2-43, S309 et COVA2-15.
Enfin, les chercheurs ont réalisé une chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) à partir d’un digestat trypsique de WA1 S purifié et de la protéine ΔN135 S pour déterminer le résidu N-terminal des protéines S.
Résultats de l’étude
Par rapport au WA1 S, la structure quaternaire du ΔN25 S était moins stable et présentait une fraction plus élevée de S monomérique. Les résultats BLI ont montré que la liaison du ΔN135 S était la plus impactée, et les MAb 2 à 43 et COVA2 à COVA15 ont complètement perdu leur liaison à la variante S
En raison de délétions, les isolats S ΔN25 et ΔN135 ne se sont pas liés aux anticorps spécifiques de NTD ; en outre, les mutations ΔN135 S ont eu un impact sur la liaison de la plupart des anticorps spécifiques à RBD. La protéine WA1 S a été clivée après la position 13. En revanche, pour la protéine ΔN135 S, les peptides n’ont pas été détectés jusqu’au résidu N-terminal 22.
La LC-MS a montré une troncature de l’extrémité N-terminale dans le ΔN25 S dérivé de la lignée C.37, une variante préoccupante (VOC), par sept résidus supplémentaires dans la boucle N5. De ce fait, il a complètement perdu la boucle N2, sa boucle N5 s’est décalée simultanément vers les boucles N2 et N1, et la boucle N3 s’est décalée vers une position précédemment acquise par N5.
En raison de ces déplacements de boucle N, la feuille β à trois brins formée par l’épingle à cheveux N3 et N5 (βN3N5) au-dessus du pli de la galectine a été perdue, entraînant un remodelage antigénique majeur du supersite NTD. Par conséquent, la variante ΔN135 a acquis plus d’ouverture, 73 % 1-RBD vers le haut, 23 % RBD vers le bas par rapport à 20 % 1-RBD vers le haut et 80 % RBD vers le bas pour la variante WA1.
conclusion
Au cours des deux dernières années, le domaine NTD du SARS-CoV-2 S est devenu un point chaud pour les délétions, conformément aux arbres phylogénétiques du SARS-CoV-2 S. Au sein de NTD, ces délétions sont imbriquées dans les résidus 69 à 70, 141 à 143, 156 à 159 et 242 à 245, et les suppressions au niveau de ces sites se reproduisent indépendamment dans un grand nombre de lignées non apparentées.
L’analyse CryoEM a révélé une grande capacité de suppressions dans les boucles N2, N3 et N5, ainsi que la capacité d’éliminer N1 avec le ΔDS15-136 mécanisme pour réorganiser toutes les boucles environnantes pour permettre un remodelage complet du supersite NTD. Le mécanisme de remodelage des boucles via ΔDS15-136 semble avoir évolué indépendamment dans plusieurs branches de l’arbre phylogénétique du SARS-CoV-2, suggérant son rôle crucial dans les futurs COV.
Dans les COV Delta et Omicron, les délétions dans les boucles N2, N3 et N5 sont déjà fermement incorporées ; de même, ΔDS15-136 a été observé dans d’autres variantes du SRAS-CoV-2, bien qu’à de faibles fréquences. Par exemple, des cas de sous-lignées Omicron BA.1 et BA.1.1 ont été signalés comme ayant ΔDS15-136 dans certains États américains. Globalement, ΔDS15-136 est omniprésent sur l’arbre phylogénétique de S et même géographiquement.
Pour conclure, comprendre les contraintes des délétions NTD et l’équilibre entre la fonction NTD et l’intégrité structurelle sera crucial à mesure que l’immunité collective au SRAS-CoV-2 augmentera. Comme l’évasion immunitaire évoluera en tant qu’avantage de forme physique pour le SRAS-CoV-2, elle renforcera encore la nécessité de surveiller toutes les mutations d’évasion immunitaire.
*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.
