La pandémie de COVID-19 provoquée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS‑CoV‑2) a entraîné la perturbation de l’économie mondiale et la perte de vies humaines. Des études sont toujours en cours pour comprendre les mécanismes moléculaires de la pathogenèse du SRAS-CoV-2 afin d’identifier des cibles pour des interventions thérapeutiques. Des recherches antérieures ont mis en évidence un mauvais repliement et une agrégation importants de protéines associés au COVID-19. Il pourrait y avoir trois aspects différents pour l’interaction entre les interventions thérapeutiques concernant l’agrégation des protéines, l’agrégation des protéines virales pourrait aider le virus à détourner la machinerie de réplication d’une cellule hôte, les particules virales peuvent entraîner l’agrégation et le mauvais repliement des protéines hôtes qui peuvent endommager l’hôte organisme, et l’agrégation des protéines virales pourrait être un moyen supplémentaire par lequel les virus endommagent les cellules hôtes.
Il a été rapporté que certaines protéines virales forment des agrégats amyloïdes impliqués dans la pathogenèse virale. Deux exemples courants incluent la protéine PB1 du virus de la grippe A et la protéine M45 du cytomégalovirus murin. De plus, les protéines de la capside virale peuvent également subir une agrégation aberrante lors de la dérégulation du processus d’auto-assemblage fonctionnel.
Des études ont rapporté que dans le SRAS-CoV, qui est étroitement lié au SRAS-CoV-2, la protéine membranaire (M) peut subir une agrégation. Des études ont également rapporté que l’extrémité C-terminale de la protéine d’enveloppe (E) du SRAS-CoV comprend un motif sujet à l’agrégation. Il a également été observé que le domaine transmembranaire (TMD) de la protéine E s’oligomérise pour former des canaux ioniques non sélectifs qui peuvent agir comme une viroporine. De plus, il a été rapporté que des formes agrégées d’ORF8b dans le SRAS-CoV induisent des lésions lysosomales, un stress du réticulum endoplasmique et une activation de l’autophagie.
Une nouvelle étude dans la revue Communication Nature visait à analyser la propension à l’agrégation des protéines du SARS-CoV-2 et du SARS-CoV.
Étude : Protéines amyloïdogènes dans les protéomes du SARS-CoV et du SARS-CoV-2. Crédit d’image : Design_Cells / Shutterstock
À propos de l’étude
L’étude impliquait la prédiction des régions sujettes à l’agrégation (APR) à l’aide de quatre méthodes basées sur la séquence, FISH Amyloid, FoldAmyloid, AGGRESCAN et MetAmyl. Par la suite, des peptides ont été préparés pour les essais d’agrégation. Un test d’agrégation de la thioflavine T a été effectué pour analyser le processus d’agrégation in vitro suivi de la spectroscopie CD, de la microscopie à force atomique (AFM), de la spectroscopie Raman, de la microscopie électronique à transmission à haute résolution (HR-TEM) et de la diffraction des rayons X (XRD). Enfin, des tests de viabilité cellulaire ont été effectués pour comprendre l’impact des fibrilles de protéines non structurelles (NSP) 11-CoV-2 sur la viabilité des cellules de neuroblastome SH-SY5Y et des cellules de carcinome hépatocellulaire HepG2.
Résultats de l’étude
Les résultats ont indiqué que les protéines accessoires du SRAS-CoV-2 étaient plus amyloïdogènes que les protéines accessoires du SRAS-CoV. Parmi les protéines structurelles, la membrane (M) et l’enveloppe (E) se sont avérées plus amyloïdogènes dans le SRAS-CoV-2 par rapport aux protéines de la nucléocapside (N) et de la pointe (S). De plus, il a été observé que NSP4 et NSP6 avaient une nature hautement amyloïdogène. De plus, plusieurs sites de clivage ont été observés dans les APR.
un La particule virale SARS-CoV-2 comprend de l’ARN simple brin de sens positif, qui est associé à la protéine de nucléocapside (N) et à trois protéines de surface, la pointe (S), la membrane (M) et l’enveloppe (E), intégré dans la bicouche lipidique. b Le génome long d’environ 30 kbp du SRAS-CoV-2 code pour quatre protéines structurelles, neuf accessoires et seize protéines non structurelles (NSP). c Comparaison du pourcentage moyen prédit de propension à l’agrégation (PPAP) calculé à l’aide du pourcentage moyen d’APR obtenus à partir de quatre serveurs (MetAmyl, AGGRESCAN, FoldAmyloid, FISH Amyloid) pour les protéines structurelles, accessoires et non structurelles du SARS-CoV et du SARS-CoV-2 . d Valeur moyenne du profil des protéines SARS-CoV-2 obtenue à partir de l’analyse FoldAmyloid des protéines par rapport à la longueur des protéines pour les protéines structurelles, accessoires et non structurelles. L’analyse a été effectuée avec les paramètres par défaut du serveur FoldAmyloid (seuil : 21,4, représenté par la ligne et l’échelle en pointillés courts de couleur rouge, c’est-à-dire le nombre prévu de contacts dans un rayon de 8 Å).
Plusieurs APR ont été prédits dans la protéine S ainsi que dans les trois autres protéines structurelles (M, N et E) du SRAS-CoV-2. 18% de régions amyloïdogènes ont été détectées dans la protéine SARS-CoV-2 N, tandis que seulement 16% ont été détectées dans la protéine SARSCoV N selon AGGRESCAN. Parmi les protéines accessoires, ORF3a, les régions N-terminales de ORF10, ORF8, ORF7a, ORF7b et ORF6, ainsi que les régions C-terminales de ORF14, ORF10, ORF9b, ORF8 et ORF7a auraient le potentiel de agrégat.
Les résultats ont en outre indiqué que la séquence signal N-terminale à 12 résidus (SP-CoV2) qui aide la protéine S à atteindre sa destination dans la membrane virale est un APR et a montré une agrégation. Les deux peptides de fusion de la protéine S ont également été identifiés comme APR pour le SARS-CoV et le SARS-CoV-2. Cependant, la cinétique d’agrégation du peptide de fusion 2 était plus lente que celle du peptide de fusion 1 du SARS-CoV et du SARS-CoV-2. De plus, on a observé que les peptides de fusion du SRAS-CoV-2 présentaient des réactions d’agrégation plus rapides que les homologues du SRAS-CoV.
En outre, les protéines ORF10 et NSP6 du SARS-CoV-2, ainsi que NSP11 du SARS-CoV et du SARS-CoV-2, ont montré une agrégation. Des changements ont été détectés dans les propriétés spectrales Raman dans toutes les protéines en raison de différences structurelles dans les monomères et les agrégats. Les résultats du schéma de diffraction des rayons X (XRD) ont également confirmé la formation d’amyloïde par les peptides mentionnés. Enfin, les agrégats NSP11-CoV2 se sont avérés toxiques pour les cellules de mammifères à des concentrations élevées.
Par conséquent, l’étude actuelle a démontré l’agrégation de quelques protéines SARS-CoV et SARS-CoV-2, qui pourraient jouer un rôle important dans la pathogenèse virale. Cependant, des études complémentaires sont nécessaires pour comprendre le rôle de l’agrégation des protéines du SRAS dans différentes pathologies induites par le virus.
