Le virus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent causal de la maladie à coronavirus 19 (COVID-19), utilise sa glycoprotéine de pointe (S) pour pénétrer dans les cellules hôtes. La glycoprotéine S se compose d’environ 35% de glucides, affectant l’infectivité du SRAS-CoV-2 et sa sensibilité à l’inhibition des anticorps. La protéine S est la cible principale des anticorps neutralisants provoqués par l’infection naturelle et par les vaccins.
Étude : Glycosylation et liaison disulfure de la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 de type sauvage. Crédit d’image : Alpha Tauri 3D Graphics/Shutterstock
Étudier le design
Dans une étude récente publiée dans la revue Virologie, les chercheurs ont découvert que les particules pseudo-virales (VLP) produites par la co-expression des protéines du SRAS-CoV-2 S, de la membrane (M), de l’enveloppe (E) et de la nucléocapside (N) contiennent des glycoprotéines S, qui sont modifiées par des glucides complexes . Ils ont également étudié la liaison disulfure et le profil de glycosylation des glycoprotéines S pour comprendre leur conformation correcte et la composition des fragments de sucre à leur surface.
De plus, les chercheurs ont évalué les conséquences des variations naturelles de l’ajout de sucre lié à l’O et des résidus de cystéine impliqués dans la formation de ponts disulfures. Les glycanes liés à N, tels que l’Asn 234, sur le trimère de glycoprotéine SARS-CoV-2 S de type sauvage sont modifiés dans le complexe de Golgi de la cellule hôte. Les glycanes sont extraits sous forme pure à l’aide d’une lectine sélective pour le fucose, un glycane traité, pour déterminer son profil de glycosylation et de liaison disulfure.
Principales conclusions
La glycoprotéine native du SRAS-CoV-2 S a été étudiée en détail à l’aide d’une lignée cellulaire 293T (293T-S) qui exprime la glycoprotéine S de type sauvage dans des conditions contrôlées, induite par un promoteur inductible par la tétracycline. La glycoprotéine S a été marquée avec une étiquette d’affinité carboxy-terminale 2xStrep pour la purification.
Ensuite, les cellules 293T-S ont été traitées avec de la doxycycline. Ces cellules exprimaient la glycoprotéine S, clivable dans les glycoprotéines transmembranaires extérieures S1 et S2. Ces événements indiquent que la préparation a conservé la conformation fermée de la glycoprotéine S. De plus, ils établissent également que les glycoprotéines S purifiées se lient à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), et presque toutes les glycoprotéines S sur les VLP pourraient être modifiées par des glucides complexes.
La spectrométrie de masse (SM) a été utilisée pour déterminer la topologie des liaisons disulfure des glycoprotéines S purifiées. En utilisant cette technique, les chercheurs ont identifié des peptides à liaison disulfure dans les digestions trypsiques de la préparation de glycoprotéine S. Ils ont cartographié dix et cinq liaisons disulfure dans S1 et S2 et une liaison disulfure alternative dans S1, entre Cys 131 et Cys 136.
Les résultats de la spectrométrie de masse ont également expliqué en détail la glycosylation des glycoprotéines S. Il a détecté un total de 826 glycopeptides uniques liés à N et 17 glycopeptides liés à O. Il a révélé que la glycosylation liée à l’O se produit sur sept sites de glycosylation : S659, S673, S680, S1170, T676, T696 et T1160.
Les glycoprotéines S produites dans la lignée cellulaire GALE/GALK2 293T ont formé des vecteurs pseudotypiques du virus de la stomatite vésiculaire (VSV) qui présentaient une infectivité inférieure à celle des virus fabriqués par les glycoprotéines S produites dans les cellules 293T. Étant donné que la modification post-traductionnelle des glycoprotéines S dans les deux types cellulaires se produit différemment, elle modifie la fonction de la glycoprotéine S.
Les variantes naturelles des glycoprotéines SARS-CoV-2 S sont rares et sont formées par des substitutions à l’un de ses résidus de cystéine, compromettant la formation de certaines liaisons disulfure. Ces variantes modifient l’expression, le traitement et les fonctions des glycoprotéines S. Après un examen critique de ces variantes et de leur impact sur les glycoprotéines S, les résultats ont indiqué qu’un seul mutant Cys15Phe (C15F) restait partiellement infectieux, bien qu’il ne soit pas très stable. La sensibilité des deux mutants de la glycoprotéine S les plus compétents pour la réplication, T676I et S1170F, a été analysée. Aucune différence significative n’a été trouvée dans la sensibilité à la neutralisation des virus de type sauvage et mutants.
Conclusion
Les résultats de l’étude s’alignent sur des études précédentes suggérant la prédominance des glucides complexes du trimère de la glycoprotéine SARS-CoV-2 S. Par rapport aux autres trimères caractérisés au fil du temps, les glycoprotéines S de type sauvage purifiées dans cette étude présentaient plus de traitement des glycanes. Les différences observées dans les profils de glycosylation pourraient être attribuées à certaines constructions spécifiques de glycoprotéine S utilisées dans l’étude. Néanmoins, les résultats de l’étude améliorent la compréhension des glycanes situés sur le trimère de la glycoprotéine S en examinant leur nature et leur rôle dans le SRAS-CoV-2 de type sauvage.
Ces résultats donnent une connaissance approfondie de l’impact de ces glycanes sur la variation naturelle des sites glycosylés ou à pont disulfure. Avec une meilleure connaissance de la biologie du SRAS-CoV-2 et de la glycoprotéine S de type sauvage, en particulier les glycanes, il serait possible de concevoir de meilleures mesures préventives telles que des vaccins et des thérapies à base d’anticorps contre les infections au SRAS-CoV-2 à l’avenir.
