La principale protéase du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) clive les protéines produites par le virus à différents stades de réplication et de maturation. Très conservé à travers les coronavirus en raison du rôle fonctionnel essentiel de l’enzyme, il constitue également une cible médicamenteuse attrayante.
De nombreux groupes de recherche ont et étudient actuellement les principaux inhibiteurs de protéase en tant que médicaments antiviraux, et dans un article récemment téléchargé sur le bioRxiv* serveur de pré-impression, une équipe de chercheurs examine la structure cristalline de la protéine alors qu’elle est liée à divers peptides substrats viraux (P1-4). Ce faisant, ils révèlent la manière dont la séquence peptidique liée peut diriger et moduler l’activité enzymatique, fournissant de nouveaux modèles pour la conception de médicaments antiviraux.
La protéase principale du SRAS-CoV-2 doit effectuer onze clivages des protéines non structurales au cours de la maturation du virus. L’un en particulier est la jonction entre nsp8 / 9 à laquelle les coronavirus portent uniquement des résidus d’asparagine. Une fois terminé dans le complexe viral ARN polymérase, nsp9 contacte nsp12, et la jonction nsp8 / 9 est impliquée dans une réaction de transfert de nucléotide monophosphate.
In silico des méthodes ont été utilisées par le groupe pour étudier le clivage de nsp8 / 9 et nsp4 / 5 par la protéase principale, trouvant que la première est environ 36 fois moins efficace. Le groupe a ensuite substitué les résidus d’asparagine aux sites P1 et P2 de la jonction nsp8 / 9 par de l’alanine, trouvant que l’activité catalytique était doublée. Ceci est probablement dû à une charge négative accrue sur le site actif soulevant la barrière énergétique de la liaison. L’ajustement des peptides liés à la protéase principale pendant le clivage a significativement modifié le taux de catalyse et conduit de petits changements à la constante de Michaelis, la concentration de substrat à laquelle la vitesse demi-maximale est observée.
Modulation du clivage nsp8 / 9
Une différence clé notée entre les sites de clivage nsp8 / 9 et nsp4 / 5 est le positionnement relatif de la liaison scissible, le carbone primaire nsp8 / 9 P1 étant plus éloigné de 0,4 Â du C = O adjacent en raison des effets stériques. La protéase principale distingue les deux sites par des interactions de sidechain: au site nsp4 / 5, la sidechain Asn142 forme une liaison hydrogène avec le squelette P1, tandis que la sidechain Gln189 forme un pont d’eau avec le site P2; sur le site nsp8 / 9, Gln189 engage les chaînes latérales P3 et P1 ‘ passant par molécules d’eau.
Plusieurs autres interactions de molécules d’eau ont été signalées par le groupe pour avoir lieu autour du site de liaison nsp8 / 9, semblant plier subtilement le fragment de substrat nsp8 / 9 loin de la fente du site actif, entraînant la moindre efficacité observée.
Les chaînes latérales adjacentes au site nsp8 / 9 sont plus volumineuses que la plupart des autres sites de protéase principaux, et le résidu Asn terminal atteint plus profondément dans le site que le résidu Ser sur P1 ‘de nsp4 / 5, restreignant probablement le peptide à un degré plus élevé et contribuant également à l’efficacité catalytique réduite observée à nsp8 / 9. D’autres sites de sous-liaison sont affectés de manière similaire par les chaînes latérales plus volumineuses de nsp8 / 9, avec le plus petit P4 Ala de nsp4 / 5 assis plus profondément dans le site de liaison de protéase principal, provoquant un décalage de 1 Â dans la position relative du carbone primaire.
L’activité catalytique au site de clivage nsp5 / 6 est également modulée de cette manière, étant décalée par rapport à nsp4 / 5 en raison d’un grand résidu Phe en position P2, ce qui rend la catalyse moins efficace. Ces découvertes contribuent à décrire la plasticité du site actif de protéase principal, et comment le taux de catalyse à ces sites est ajusté par l’évolution. Le clivage lent observé du site nsp8 / 9 pourrait être un trait sélectionné qui aide à coordonner l’assemblage de la machinerie de réplication de l’ARN. Le double rôle essentiel de la jonction nsp8 / 9 de la liaison nsp12, tout en nécessitant le clivage par la protéase principale, a restreint les éventuels résidus P1-P2 à ce site, ce qui en fait une cible hautement conservée.
*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.
