Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont démontré que les protéines d’enveloppe (E) des β-coronavirus (CoV) pouvaient limiter l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1).
Sommaire
Contexte
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), un CoV humain hautement transmissible (HCoV), est apparu fin 2019 et a provoqué la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en cours. La morbidité et la mortalité sans précédent causées par le COVID-19 ont souligné le besoin critique d’en savoir plus sur le rôle des protéines virales dans la pathogenèse et la réplication du virus.
La protéine E est une petite protéine transmembranaire de 75 acides aminés codée par les CoV humains, dont le SRAS-CoV-2. La protéine CoVs E, similaire aux viroporines du virus de la grippe A, soit la protéine matricielle 2 (M2), et du VIH-1, soit la protéine virale U (Vpu), crée un canal ionique. La protéine CoVs E est essentielle à la pathogénicité virale et à la libération réussie de virus infectieux chez l’hôte.
À propos de l’étude
Dans les travaux en cours, les chercheurs ont évalué l’infectivité du virus VIH-1 à proximité de quatre protéines β-CoV E distinctes. Les scientifiques ont analysé les caractéristiques biologiques de quatre protéines β-CoV (SARS-CoV-2, SARS-CoV, CoV respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) et HCoV-OC43) E en présence du VIH-1.
Des vecteurs codant pour le génome du VIH-1 et les protéines CoVs ont été transfectés dans des cellules rénales embryonnaires humaines 293 (HEK293). L’infectivité du VIH-1 a été quantifiée à l’aide de la lignée cellulaire TZM-bl (dérivée du clone cellulaire d’Henrietta Lacks). La branche américaine des réactifs VIH des National Institutes of Health (NIH) a fourni des plasmides englobant le génome NL4-3 complet du VIH-1, c’est-à-dire pNL4-3 et pNL4-3ΔVpu. Des études d’immunofluorescence des transfections de cellules COS-7 (lignée cellulaire de type fibroblaste de rein de singe vert africain) ont été utilisées pour déterminer la localisation intracellulaire de la protéine SARS-COV-2 E.
Résultats et discussions
Les résultats ont montré que la co-transfection de cellules HEK293 avec des vecteurs codant pour la protéine SARS-CoV-2 E et des plasmides contenant les génomes du VIH-1ΔVpu ou du VIH-1 (souche NL4-3) limitait considérablement la libération infectieuse du VIH-1 ; similaire à la protéine glycoprotéine D (gD) du virus de l’herpès simplex 1 (HSV-1). L’immunoprécipitation des protéines SARS-CoV2 E et gD des lysats cellulaires a démontré que ces protéines étaient exprimées efficacement lors des co-transfections. Notamment, la protéine SARS-CoV-2 E n’a pas affecté la synthèse du virus infectieux de la descendance HSV-1 24 et 48 heures après l’infection.
Semblables à la protéine SARS-CoV-2 E, les protéines MERS-CoV, SARS-CoV et HCoV-OC43 E étaient largement localisées dans l’appareil de Golgi et les régions cellulaires du réticulum endoplasmique (ER), sans expression à la surface cellulaire. Les protéines SARS-CoV et SARS-CoV-2 E ont réduit la production de VIH-1 de près de 100 fois. Pourtant, les protéines HCoV-OC43 ou MERS-CoV E ont inhibé l’infectivité du VIH-1 dans une mesure limitée. Cependant, le remplacement de la proline significativement conservée dans le domaine cytoplasmique du SRAS-CoV-2 E a aboli la limitation de l’infection par le VIH-1.
La présence des protéines SARS-CoV et SARS-CoV-2 E a abaissé les niveaux de protéines du VIH-1. En revanche, les protéines HCoV-OC43 et MERS-CoV E n’ont réduit que modérément la synthèse des protéines du VIH-1. Les protéines CoVs E n’ont pas affecté l’intégration du génome ou la transcription inverse du virus VIH-1. Néanmoins, via le facteur d’initiation eucaryote phosphorylant 2α (eIF-2α), les protéines SARS-CoV et SARS-CoV-2 E ont stimulé la voie ER-stress, qui réduit la production de protéines dans les cellules. Ces observations ont illustré que la restriction induite par le SRAS-CoV-2 de l’infection par le VIH-1 était due à la capacité de sa protéine E à stimuler la phosphorylation de l’eIF-2α.
Les quatre protéines CoVs E ou les protéines de la nucléocapside (N) du SRAS-CoV-2 n’ont pas modulé à la baisse l’expression de surface cellulaire de l’antigène 2 des cellules stromales de la moelle osseuse (BST-2). Néanmoins, la protéine Vpu du VIH-1 et les protéines de pointe (S) du SRAS-CoV-2 et du SRAS-CoV ont considérablement régulé à la baisse l’expression de la surface cellulaire de la BST-2. De plus, des études complémentaires ont indiqué que les protéines CoVs E déclenchaient l’autophagie chez le VIH-1.
conclusion
Selon les auteurs, il s’agit de la première étude révélant que les viroporines d’un virus hétérologue, c’est-à-dire les protéines CoVs E, pouvaient réduire l’infection par le VIH-1.
Les résultats de l’étude ont démontré que les CoV tels que le SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV limitaient considérablement l’infection par le VIH-1, tandis que le HCoV-OC43 et le MERS-CoV étaient moins restrictifs. Des observations similaires ont été observées dans les quantités de production de protéines du VIH-1 dans les cellules. La protéine SARS-CoV-2 E, au lieu d’interférer avec la synthèse d’ARN ou l’intégration virale, a abaissé la production de protéines virales. Le stress ER induit par la protéine CoVs E conduit à la phosphorylation de eIF-2, qui inhibe la synthèse des protéines du VIH-1.
Enfin, l’étude a montré que les protéines E de quatre CoV et la protéine SARS-CoV-2 N n’ont pas considérablement réduit l’expression de BST-2. Au contraire, les protéines HIV-1 Vpu, SARS-CoV-2 et SARS-CoV S ont diminué l’expression de la surface cellulaire de BST-2. Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les domaines de la protéine CoVs S pertinents pour leurs interactions avec la BST-1.
*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.
