Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), qui est le virus responsable de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), circule dans le monde depuis son apparition vers la fin de 2019. Le COVID- 19 pandémie a causé une détresse, des maladies et des décès imprévisibles dans le monde entier, ce qui a conduit au développement rapide de vaccins pour tenter de contenir la pandémie.
Une nouvelle étude publiée sur le bioRxiv* Le serveur de préimpression discute du développement d’une nouvelle plate-forme algale pour la génération de grands volumes de la protéine de pointe SARS-CoV-2, qui pourrait aider à produire des vaccins plus sûrs et plus spécifiques contre le virus.
Étudier: Production Et Sécrétion De La Protéine De Spike SARS-Cov-2 Fonctionnelle Pleine Longueur Chez Chlamydomonas Reinhardtii. Crédit d’image : Achiichii/Shutterstock.com
Sommaire
Fond
La protéine de pointe, qui est cloutée à la surface du SRAS-CoV-2, est ciblée par 55 anticorps neutralisants et constitue la principale base antigénique de tous les vaccins actuellement disponibles contre ce virus. La protéine de pointe SARS-CoV-2 est une glycoprotéine qui se compose de plus de 1 200 résidus, avec 22 sucres attachés par des liaisons N. Cela rend difficile la production de la protéine de pointe par recombinaison via une autre plate-forme que les cellules de mammifères et d’insectes, ce qui rend essentiel l’utilisation de milieux de culture complexes.
La glycosylation est l’une des modifications post-traductionnelles les plus fréquemment observées dans la synthèse des produits biopharmaceutiques. Il s’agit d’un élément vital de la synthèse des protéines fonctionnelles, car il est nécessaire au bon repliement des protéines et à leur stabilité.
Parmi les vaccins COVID-19 actuels, les vaccins à acide ribonucléique messager (ARNm) et à vecteur adénoviral ont suscité le plus grand intérêt. Cependant, les deux plates-formes vaccinales ont été associées à des effets indésirables graves, quoique rares, tels que la myocardite et la formation de caillots sanguins. De plus, le développement de ces vaccins nécessite une technologie sophistiquée, les rendant inadaptés aux pays moins développés.
À propos de l’étude
Dans le présent article, les chercheurs ont examiné le potentiel de production d’une protéine de pointe pleine longueur, plutôt que seulement le domaine de liaison au récepteur (RBD), car de nombreux anticorps neutralisants se lient à l’extérieur du RBD.
Ici, les chercheurs ont tenté de produire une plate-forme simple pour la production du pic complet et éventuellement d’autres glycoprotéines thérapeutiques, facilitant ainsi le développement de vaccins dans les régions les plus pauvres. Ils ont choisi des microalgues, qui poussent rapidement et abondamment dans des milieux de culture très simples, sans sous-produits toxiques.
Résultats de l’étude
L’expérience démontre l’établissement réussi de l’algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii comme plate-forme pour la production et la sécrétion de la pointe SARS-CoV-2 pleine longueur sans la partie terminale 19-C, qui agit comme un ancrage membranaire. Le peptide signal natif de la protéine de pointe n’est pas suffisant pour chaperonner la protéine de pointe vers la voie de sécrétion dans le Chlamydomonas cellule. Les scientifiques ont donc utilisé celui de la cellule algale elle-même.
Au cours de son trafic à travers la voie de sécrétion, la protéine de pointe s’est avérée subir un clivage post-traductionnel au site de clivage de la furine entre les deux sous-unités. Cela reflétait le traitement des protéines dans les cellules de mammifères, ce qui indique que le réticulum endoplasmique et le système de Golgi de cet organisme contiennent également une protéase de type furine.
De plus, on pense qu’un site lié à l’O-glycane trouvé près du site de clivage de la furine régule ce clivage. Ceci suggère que le Chlamydomonas La cellule effectue également une O-glycosylation, ce qui explique le clivage efficace.
Les scientifiques ont identifié un segment de 20 répétitions sérine-proline (SP20) qui semble être essentiel pour une sécrétion appropriée de pointes à partir de Chlamydomonas. Cela corrobore les rapports antérieurs sur la sécrétion de protéines dans cet organisme entraînés par ce module.
La purification par affinité de la protéine de pointe en attachant une étiquette d’hémagglutinine ou d’octahistidine à l’extrémité C-terminale n’a pas réussi. Cela peut être dû au fait que l’étiquette a été retirée par protéolyse pendant que la protéine passait par la voie de sécrétion ou dans le milieu, que l’étiquette était mal repliée et a par la suite provoqué un encombrement stérique, ou parce que d’autres protéines sécrétées ont perturbé ce processus.
Ces algues sécrètent la protéine stabilisée sous sa forme de préfusion, clivée au site de clivage de la furine lors de sa synthèse.
Lorsque ce site de clivage est éliminé, le clivage ne se produit pas, le rendant non fonctionnel. La protéine de pointe a été enrichie à partir du milieu de culture, en utilisant une précipitation au sulfate d’ammonium, et s’est avérée fonctionnelle, comme le montre sa liaison avec l’enzyme de conversion de l’angiotensine recombinante 2 (ACE2), ainsi que sur le récepteur exprimé sur les cellules humaines.
Cela montre également qu’une N-glycosylation appropriée a eu lieu, bien qu’elle semble aller au-delà du module SP20. Les liaisons glycanes ne sont pas exactement comme celles observées lorsque la protéine de pointe est produite dans des cellules humaines, laissant la place à d’autres protéines modifiées pour refléter une forme plus humanisée de la Chlamydomonas pic.
Implications
Chlamydomonas reinhardtii est une microalgue généralement reconnue comme un organisme sûr (GRAS) qui est simple et peu coûteux à produire à grande échelle, car il ne nécessite que des milieux de culture simples. Cela le rend adapté à la production de protéines de pointe recombinantes de pleine longueur, ainsi qu’à d’autres produits biopharmaceutiques dans les pays pauvres.
À ce jour, des cellules de mammifères et d’insectes ont été utilisées comme plates-formes pour la production de pointes pleine longueur. Le RBD seul a été produit dans Chlamydomonas; cependant, la gamme de cet organisme a été élargie dans les expériences menées dans la présente étude.
La méthode discutée ici exploite le temps de génération court, la transformation facile et d’autres stratégies appropriées pour faciliter l’assemblage et le test rapides des constructions de glycoprotéines de pointe. De plus, cette approche devrait être facile à adapter pour la production de variantes de pointe présentes dans les souches virales actuellement en circulation du SRAS-CoV-2 telles que les variantes Beta, Delta et Omicron.
D’autres travaux doivent se concentrer sur une purification efficace de la protéine de pointe sécrétée et une efficacité accrue de la glycosylation liée à l’azote et du repliement des protéines, ce qui est plus difficile en raison de la grande taille de la protéine avec ses glycanes abondants. Cela aidera à sécréter une protéine de pointe plus fonctionnelle. L’optimisation des conditions de culture permettra d’améliorer encore le rendement.
*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/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
