Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont évalué la capacité des protéines de pointe (S) de 24 coronavirus (CoV) animaux ou humains à utiliser les récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) dans neuf réservoirs d’hôtes potentiels, intermédiaires et humains.
Étude: Déterminants de l’utilisation spécifique à l’espèce de l’ACE2 par les coronavirus humains et animaux. Crédit d’image : MartinJanca/Shutterstock.com
*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.
Sommaire
Arrière-plan
Les glycoprotéines de pointe dans les CoV humains (hCoV), y compris le CoV du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV) et le SRAS-CoV-2, utilisent le récepteur ACE2 pour envahir les tissus humains. Par conséquent, la capacité des CoV à utiliser l’ACE2 humain (hACE2) et à pénétrer dans les cellules hôtes est essentielle pour une transmission efficace.
Cependant, la capacité d’utilisation de l’ACE2 des CoV humains, des CoV de chauve-souris et d’autres CoV de réservoirs, tels que les chauves-souris, les humains et les hôtes de type intermédiaire, n’est pas bien caractérisée et nécessite une enquête plus approfondie.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué la capacité des protéines de pointe (n = 24) de divers CoV de chauve-souris, CoV de civette, CoV de pangolin et CoV humains à utiliser les récepteurs ACE2 des espèces de chauves-souris réservoirs, civettes, pangolins, chiens viverrins, chameaux, les furets, les porcs hôtes et les êtres humains.
Les récepteurs SARS-CoV-2 S et ACE2 obtenus à partir de plusieurs espèces ont été exprimés, et les constructions de pointe de différents CoV de chauve-souris, CoV du syndrome respiratoire aigu sévère (civettes), SARS-CoV-2 (pangolins) et CoV humains ont été générées.
Les particules du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) étaient dépourvues du gène de la glycoprotéine, mais les codes de la protéine fluorescente verte (GFP) étaient pseudotypés avec les protéines de pointe.
Par la suite, une analyse Western blot a été effectuée. L’équipe a évalué les différences basées sur les espèces dans la capacité des récepteurs ACE2 à réguler l’entrée du hCoV et du CoV animal à l’aide de constructions d’expression générées pour les orthologues ACE2.
Ces constructions ont été obtenues à partir de chauves-souris fer à cheval intermédiaires (Rhinolophus affinisRa), les chiens viverrins (Nyctereutes procyonoïdes), grandes chauves-souris fer à cheval (Rhinolophus ferrumequinumRf), civettes palmistes masquées (Paguma larvata), pangolins de la Sonde (Manis javanica), des chameaux (Dromadaires camélus), furet (Mustela putorius furo), les humains et les porcs (Sus scrofa domesticus).
L’utilisation d’ACE2 spécifique à l’espèce par les variants du SRAS-CoV-2 a été analysée. Pour évaluer la cinétique de l’infection par le SRAS-CoV-2, les cellules infectées par le VSV ont été quantifiées au fil du temps.
En outre, des tests quantitatifs de fusion cellule à cellule ont été effectués pour déterminer la fusogénicité des protéines SARS-CoV-2 S dans les cellules exprimant hACE2 ou bat ACE2. Pour identifier la mutation responsable de la perte d’utilisation de Rf ACE2, des mutations ont été introduites séparément dans Omicron BA.2 S.
Pour déterminer la spécificité d’espèce de l’utilisation de l’ACE2 par les CoV animaux liés aux SRAS-CoV humains, l’ACE2 d’origine humaine ou animale a été surexprimé dans les cellules rénales embryonnaires humaines (HEK) 293T et leur sensibilité à l’infection par le VSV, régulée par les protéines de pointe de les CoV du pangolin, de la chauve-souris, de l’homme et de la civette ont été évalués.
La modélisation moléculaire des interactions S-ACE2 a été réalisée. Pour déterminer si les vaccins COVID-19 pouvaient protéger contre la transmission du CoV de chauve-souris à l’homme, des échantillons de sérum de 10 personnes ont été évalués, parmi lesquels cinq avaient reçu une dose de ChAdOx1 nCoV-19 et deux doses de vaccins BNT162b2, et les cinq autres avaient été administré trois vaccinations BNT162b2.
Résultats
Les COV SARS-CoV-2 Omicron ont utilisé ACE2 plus efficacement, mais la mutation R493Q dans Omicron BA.5 S a perturbé l’utilisation d’ACE2 de Rhinolophus ferrumequinum chauves-souris.
Les protéines de pointe de la plupart des CoV présentaient des différences spécifiques à l’espèce dans l’utilisation de l’ACE2, en partie dues aux variations des résidus ACE2 31, 41 et 354.
La mutation T403R a permis au RaTG13 bat CoV S d’utiliser tous les orthologues ACE2 analysés pour l’entrée virale.
Les échantillons de sérum des vaccinés COVID-19 ont neutralisé les protéines S de plusieurs sarbecovirus de chauve-souris et ont empêché l’infection régulée par la pointe BtKY73, qui présente une similitude de séquence de 72 % avec la protéine de pointe SARS-CoV-2, via les récepteurs ACE2 de chauve-souris.
Les modifications d’un seul acide aminé dans le hCoV et les protéines de pointe du CoV de chauve-souris pourraient modifier considérablement leur capacité à utiliser les récepteurs ACE2 de différentes espèces.
Les protéines de pointe des souches SARS-CoV-2 telles que Wuhan-Hu-1, SARS-CoV-2 Delta variant of concern (VOC) et BA.1 sub-VOC, BA.2 sub-VOC, BA.4 sub- VOC et BA.5 sous-COV médiée infection dans les cellules HEK293T. Ces cellules exprimaient l’ACE2 dérivé du pangolin, de la civette, du chameau, du chien viverrin, du porc, Rhinolophus affinis les chauves-souris et le furet.
La souche Wuhan-Hu-1 et les protéines de pointe sous-VOC BA.5 ne pouvaient pas utiliser les protéines ACE2 de Rhinolophus ferrumequinumles chauves-souris Rf et le pic Omicron BA.5 ne pouvaient pas utiliser l’enzyme de conversion de l’angiotensine Rf 2 (ACE2) pour l’infection.
Toutes les protéines de pointe du SRAS-CoV-2 ont favorisé la formation de syncytia dans les cellules qui exprimaient l’enzyme de conversion de l’angiotensine hACE2 ou Ra 2 (S3).
Cependant, les protéines de pointe Wuhan-Hu-1 S et Omicron BA.5 ont montré une faible activité dans la médiation de la fusion des membranes cellulaires dans les cellules exprimant Rf ACE2. Le résidu R493 dans la protéine S et le résidu D31/H41 dans l’enzyme de conversion de l’angiotensine Rf 2 ont affecté l’entrée de BA.5 dans les cellules hôtes.
Le changement de R493Q dans le pic de CoV-2 a perturbé l’utilisation de l’ACE2 par les chauves-souris Rf, répandue en Asie, en Afrique du Nord et en Europe.
Quelques CoV de chauves-souris ont montré un potentiel de propagation en Afrique du Nord, en Asie et en Europe. Les protéines de pointe des CoV de chauve-souris ont montré des différences spécifiques à l’espèce dans leur capacité d’utilisation de l’ACE2 à provoquer une infection, partiellement déterminées par des mutations en position 403 dans la protéine de pointe virale et en position 31 dans les récepteurs ACE2.
G354 dans ACE2 était essentiel pour l’infection hCoV-NL63, alors que les mutations G354H et G354R ont affaibli les interactions de protéine de pointe ACE2-NL63. Le hCoV-NL63 a montré le potentiel d’infecter plusieurs espèces animales, et le G354 a déterminé l’utilisation de l’ACE2 par le CoV humain en circulation.
Les mutations R493Q et T403R dans les protéines de pointe du SRAS-CoV-2 et du RaTG13, respectivement, et G354R/H, D31N et H41Y dans les récepteurs ACE2, étaient essentielles pour la spécificité d’espèce et l’utilisation efficace de l’ACE2 par les CoV et hCoV animaux.
La mutation R493Q a facilité la discrimination entre Omicron BA.4/5 et Omicron BA.2 et a amélioré l’aptitude réplicative d’Omicron BA.4/5 dans les cellules humaines.
Les résultats ont montré un tropisme ACE2 étendu de la souche Wuhan-Hu-1 au sous-COV Omicron BA.1 et au sous-VOC Omicron BA.2, qui a ensuite été perdu dans Omicron BA.4/5. Les mutations K31N/D/E/T ont amélioré l’utilisation des orthologues ACE2 pour les infections médiées par BtKY72 S.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence les déterminants de l’utilisation des récepteurs ACE2 de divers CoV et ont indiqué que les vaccinations contre le SRAS-CoV-2 pourraient probablement protéger contre la future transmission zoonotique des virus de chauve-souris associés au SRAS-CoV.
*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.
