En appliquant une approche de biologie des systèmes, une récente bioRxiv* un article de recherche préimprimé rédigé par des scientifiques de l’école de médecine Icahn du mont Sinaï à New York dévoile les interactions entre la voie de la protéine kinase activée par le mitogène (MAPK) responsable de la régulation de l’expression des médiateurs inflammatoires cruciaux dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines.
Les cas graves de maladie à coronavirus (COVID-19), qui sont causés par le SRAS-CoV-2, sont associés à des processus inflammatoires extrêmes dans les poumons qui peuvent entraîner un syndrome de détresse respiratoire aiguë, une défaillance pulmonaire ou multiviscérale – et même la mort.
Des études antérieures ont montré que la voie p38/MAPK est activée pendant l’infection par le virus susmentionné et que l’inhibition de p38 peut freiner l’expression des cytokines inflammatoires et la réplication virale, ce qui implique que l’inhibition de p38 peut en fait cibler plusieurs mécanismes liés à la pathogenèse du SRAS-CoV-2 .
Cependant, même si les mécanismes exacts par lesquels la voie p38/MAPK de notre corps est capable de moduler l’expression des gènes des cytokines inflammatoires et la stabilité de l’ARN sont décrits en profondeur, la façon dont l’inhibition de p38/MAPK peut réduire le SRAS-CoV reste un mystère. 2 réplication.
De plus, il existe quatre isoformes différentes de la kinase p38 (c’est-à-dire des protéines similaires les unes aux autres qui remplissent des rôles analogues dans les cellules) et différentes kinases effectrices en aval, nous ne savons donc toujours pas quelles kinases à quels niveaux de la voie p38/MAPK peut avoir un impact sur la réplication du SARS-CoV-2.
Par conséquent, cela a suscité l’intérêt d’un groupe de scientifiques dirigé par le Dr Christina A. Higgins et le Dr Jeffrey R. Johnson de la Icahn School of Medicine du Mount Sinai à New York (États-Unis). Ils ont utilisé une pléthore de méthodes de pointe pour répondre à ces questions pertinentes.
Sommaire
Une approche de recherche globale
Dans cette étude, les chercheurs ont combiné le criblage de petits ARN interférents (ARNsi), la protéomique quantitative, ainsi que des perturbations chimiques et génétiques afin d’élucider les interactions entre la voie p38/MAPK et le SARS-CoV-2 dans les cellules infectées.
Plus précisément, quatre isoformes de la kinase p38 (p38α, p38β, p38γ, p38δ) ont été évaluées en profondeur et des substrats putatifs de p38ß ont été identifiés de manière impartiale, avec une pertinence substantielle au-delà de la biologie du SRAS-CoV-2. En outre, l’enrichissement de l’ontologie génique et les analyses d’activité kinase ont également été poursuivis.
En bref, leur approche de recherche globale couvrait un large éventail de techniques de virologie classiques (telles que les tests de plaque pour le comptage direct des particules infectieuses) et des approches relativement modernes telles que le séquençage génétique et la spectrométrie de masse.
Un acteur clé de la réplication du SARS-CoV-2
Cette étude a révélé que plusieurs composants de la voie p38/MAPK peuvent avoir un impact positif et négatif sur l’infection par le SRAS-CoV-2. Dans l’ensemble, l’activité de cette voie augmente considérablement au cours de l’infection par le SRAS-CoV-2 dans les cellules pulmonaires humaines.
La méta-analyse des études de protéomique sur le SRAS-CoV-2 révèle des voies systématiquement régulées à travers les espèces et les types de cellules. A) Schéma de conception expérimentale. B) Moyenne des groupes de protéines et des groupes de sites de phosphorylation quantifiés dans chaque condition. Les barres d’erreur correspondent à l’écart type. C) Le nombre de groupes de protéines exprimés différemment et de groupes de sites de phosphorylation pour les cellules infectées par le SRAS-CoV-2 se replie sur les cellules infectées simulées E) Analyse de l’activité kinase basée sur les profils de changement log2fold de cette étude et des études publiées indiqué. La valeur absolue du score d’enrichissement normalisé (NES) est indiquée par la taille des nœuds et le -Log10 (valeur p) est indiqué par l’échelle de couleurs. Les diminutions de l’activité kinase sont indiquées par des valeurs négatives de -LogP. F) Les profils de changement log2 fois transformés par le score Z des kinases p38/MAPK p38α et MK2 dans cette étude et les études publiées ont indiqué. Chaque rangée représente un substrat protéique de la kinase respective avec le changement log2 fois maximum de tous les sites de phosphorylation, chaque substrat étant indiqué par l’échelle de couleurs.
À partir des isoformes de kinases qui ont été testées, p38ß s’est avéré être un facteur hôte indispensable pour la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines, mais aussi pour la traduction des protéines virales sans détection immunitaire innée. Les chercheurs ont également découvert que l’inhibition de p38 peut réduire les niveaux de protéines virales mais n’a pas d’impact sur les niveaux d’ARN messager viral (ARNm).
Enfin, il a été démontré que l’inhibition de p38 diminuait les niveaux de phosphorylation sur plusieurs sites de la protéine de la nucléocapside (ou N) du SRAS-CoV-2, qui est une structure multifonctionnelle qui se lie au génome de l’ARN viral et l’emballe dans une longue structure hélicoïdale.
Implications pour le traitement du COVID-19
Ces résultats améliorent non seulement notre compréhension de la biologie fondamentale du SRAS-CoV-2, mais peuvent également être utilisés pour identifier de nouvelles cibles médicamenteuses pour le traitement du COVID-19 et pour ouvrir la voie à l’identification de substrats de kinases qui peuvent être largement appliqués dans différentes recherches. domaines.
« Ces données, en plus d’autres recherches axées sur p38ß, soulignent le besoin d’inhibiteurs et de réactifs spécifiques de p38ß pour aider à mieux caractériser cette isoforme », déclarent les auteurs de l’étude dans ce bioRxiv papier de préimpression.
« p38ß ne semble pas être essentiel, et il a un site actif nettement plus petit que p38α qui peut permettre le développement d’inhibiteurs spécifiques, nous pensons donc que p38ß peut constituer une cible attrayante », ajoutent-ils.
Dans tous les cas, d’autres études sont nécessaires pour résoudre l’énigme de la p38ß favorisant la traduction des protéines virales, ainsi que pour évaluer son rôle dans la réplication d’autres coronavirus, mais aussi d’autres familles d’agents viraux potentiellement émergents.
*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.
