Dans un récent rapport publié sur le bioRxiv * preprint server, des chercheurs du Royaume-Uni et d’Ouganda révèlent des caractéristiques protéiques uniques du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) par rapport à d’autres représentants des Sarbecovirus.
L’agent causal de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), le SRAS-CoV-2, appartient à la Bétacoronavirus genre et Sarbécovirus sous-genre du Coronaviridae famille, qui est un groupe de virus à ARN monocaténaire enveloppés.
D’autres représentants des Sarbecovirus comprennent le SRAS-CoV (qui était le coronavirus qui a conduit à l’épidémie de SRAS en 2002 et 2003), mais aussi une myriade de coronavirus de chauve-souris de type SRAS qui ont été identifiés et analysés en profondeur.
Parmi les protéines structurales virales, la glycoprotéine de pointe a un rôle central dans la gamme d’hôtes, le tropisme cellulaire et l’entrée, ainsi que les traits d’infectivité. Par conséquent, il n’est pas étonnant qu’il soit considéré comme une cible de choix de la réponse immunitaire de l’hôte.
Par conséquent, une analyse comparative approfondie des protéines virales aiderait énormément à mieux comprendre la biologie et la pathologie virales, en fournissant des informations sur son origine, ainsi que sur les conditions qui ont conduit à la pandémie COVID-19 en cours.
C’est pourquoi le Dr Matthew Cotten, le Dr David L. Roberston et le Dr My VT Phan d’Ouganda et du Royaume-Uni ont cherché à identifier des régions peptidiques uniques du SRAS-CoV-2 par rapport à tous les Sarbecovirus disponibles afin d’évaluer le fonctionnalités qui pourraient permettre au SARS-CoV-2 de se répliquer et de transmettre efficacement entre nous.
Étude: Caractéristiques protéiques uniques du SRAS-CoV-2 par rapport aux autres Sarbecovirus. Crédit d’image: NIAID
Sommaire
Comparaison des génomes et évaluation des distances évolutives
En un mot, ce groupe de recherche a exploré les génomes à travers le Sarbécovirus sous-genre en utilisant des modèles de Markov masqués par profil. Cette approche de modélisation est basée sur une description statistique des propriétés des protéines virales et de leurs séquences d’acides aminés.
Plus précisément, dix génomes précoces du SRAS-CoV-2 ont été comparés à un sous-ensemble représentatif de Sarbécovirus génomes obtenus à partir d’individus humains, de chauves-souris, de pangolins et de civettes. Ceux-ci ont été sélectionnés après que la même analyse ait été appliquée à tous les génomes de Betacoronavirus disponibles afin d’éviter de manquer des régions génomiques virales étonnamment proches.
Afin d’évaluer les distances totales de domaine entre les groupes viraux, les sommes normalisées de score binaire (regroupées en SRAS-CoV-2 et Sarbecovirus de l’homme, de la chauve-souris, du pangolin et du chat civette) ont été additionnées pour tous les domaines et pour chaque génome.
Schéma d’analyse. (A) Les domaines de modèle de Markov caché profil (pHMM) ont été générés à partir d’un ensemble de 35 séquences du génome B SARS-CoV-2 de la lignée précoce. Tous les cadres de lecture ouverts ont été traduits puis découpés en 44 peptides d’acides aminés avec une taille de pas de 22 acides aminés ou 15 peptides d’acides aminés avec une taille de pas de 8 acides aminés. Les peptides ont été regroupés en utilisant Uclust (13), alignés avec MAFFT (14) et ensuite chaque alignement a été construit dans un pHMM en utilisant HMMER-3 (10). (B) L’ensemble de pHMM a été utilisé pour interroger les séquences du génome de Sarbecovirus, les scores binaires ont été collectés comme mesure de similitude entre chaque pHMM et la séquence d’interrogation. (C) Les scores binaires ont été rassemblés et analysés pour détecter les régions qui diffèrent entre les génomes précoces du SRAS-CoV-2 et les génomes d’interrogation.
Nature unique du SRAS-CoV-2
Changements détectés dans la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 – par rapport à un grand nombre de Sarbécovirus – révèlent que la source zoonotique récente de ce virus reste à trouver, mais sous-tendent également une nature assez unique du génome du SRAS-CoV-2.
Conformément aux rapports précédents, un petit groupe de Sarbecovirus dérivés de chauve-souris et de pangolin démontre la similitude la plus significative avec le SRAS-CoV-2, tandis qu’une mesure de la similitude du protéome a montré qu’il est peu probable que les Sarbecovirus de la chauve-souris soient la source directe du virus pandémique. .
En outre, les régions de variance qui ont été identifiées dans cette étude peuvent indiquer des changements fonctionnels dans les protéines du SRAS-CoV-2 ou des positions d’acides aminés qui peuvent être modifiées sans compromettre les fonctions requises de la protéine.
L’analyse détaillée des pics a révélé 82 domaines de 15 acides aminés qui ont démontré une forte variation dans les Sarbecovirus, tandis que 29 de ces domaines montrent des changements dans les variantes préoccupantes par rapport à la lignée précoce du SRAS-CoV-2.
Différences protéiques dans le SRAS-CoV-2 par rapport aux sarbecovirus proches de la chauve-souris, de l’homme et du chat civette. Tous les cadres de lecture ouverts avant des 35 génomes de la lignée précoce B SARS-CoV-2 ont été traduits et transformés en 44 peptides aa (avec chevauchement de 22 aa), regroupés à 0,65 identité en utilisant Uclust (11), alignés avec MAAFT (12) et convertis en pHMM à l’aide de HMMER-3 (10). La présence de ces domaines a été recherchée dans un ensemble de génomes de Sarbecovirus plus les génomes de SARS-CoV-2 et les génomes ont ensuite été regroupés en utilisant un clustering hiérarchique basé sur les scores binaires de domaine normalisés (par exemple, la similitude du domaine de requête identifié avec la lignée de référence B domaine SARS-CoV-2). Chaque ligne représente un génome, chaque colonne représente un domaine. Les domaines sont affichés dans leur ordre à travers le génome du SRAS-CoV-2, Rouge = faible score de bits de domaine normalisé (plus faible similitude avec la lignée B SARS-CoV-2) = éloigné de SARS-CoV-2, Gris le plus foncé = bit de domaine normalisé -score = 1 = très similaire à la lignée B SARS-CoV-2. Les groupes de coronavirus ont été indiqués à droite de la figure. (A) Différences de domaine à travers le sous-genre Sarbecovirus. (B) Pour chaque domaine, le score binaire moyen a été calculé sur l’ensemble des génomes de Sarbecovirus et le score binaire moyen de la valeur 1 a été tracé pour chaque domaine. Les domaines sont colorés par les protéines dont ils sont dérivés avec le code couleur indiqué sous la figure.
Se méfier de l’adaptation virale
Cette étude donne foi à la notion de surveillance continue des variantes génomiques, qui devrait ensuite se traduire par la préparation des producteurs de vaccins à s’adapter à ces changements de pointe de glycoprotéine dans la prochaine génération de mises à jour de vaccins.
«En termes généraux, l’évolution du SRAS-CoV-2 observée dans les variantes actuelles préoccupantes n’a échantillonné que 36% des changements de pics possibles qui se sont produits historiquement en Sarbécovirus évolution », disent les auteurs de l’étude bioRxiv papier.
« Il est fort probable qu’un grand nombre de nouveaux variants du SRAS-CoV-2 avec des changements dans ces régions soient possibles, compatibles avec la réplication du virus et attendus dans les mois à venir à moins que la réplication virale mondiale ne soit sévèrement réduite », ajoutent-ils.
En conclusion, un taux de mutation aussi élevé du SRAS-CoV-2 en combinaison avec le nombre remarquable d’infections par le SRAS-CoV-2 dans le monde donne lieu à une adaptation virale massive. Par conséquent, d’autres expériences seront nécessaires pour discerner les vrais changements fonctionnels à partir d’une évolution neutre.
*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 / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
