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Sur la base de similitudes structurelles avec d'autres cibles du système gamma-sécrétase, des chercheurs du centre médical Irving de l'Université Columbia aux États-Unis montrent que le récepteur SARS-CoV-2 pour l'entrée cellulaire peut être affecté par son activité protéolytique. Leurs résultats sont actuellement disponibles gratuitement dans un bioRxiv * papier de pré-impression.
La crise sanitaire de la maladie à coronavirus (COVID-19), causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), a provoqué des perturbations massives dans le monde entier sans médicament ni vaccin encore en vue. Cependant, certains efforts de recherche primaires montrent des résultats prometteurs dans la conception d'une thérapeutique efficace et ciblée.
L'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) est un ectoenzyme lié à la membrane qui traite l'angiotensine II, mais qui médie également l'entrée du SRAS-CoV-2 dans la cellule humaine au moyen de la liaison de la glycoprotéine de pointe virale.
Plus spécifiquement, la liaison de la glycoprotéine de pointe à ACE2 déclenche la fusion membranaire et l'entrée virale, mais seulement après l'amorçage du pic par la protéase transmembranaire sérine 2 (TMPRSS2), qui clive également l'ectodomaine de l'ACE2.
Le clivage (ou l'excrétion) d'ACE2 peut en outre être favorisé par le domaine 17 de la désintégrine et de la métallopeptidase (ADAM17), qui se trouve en compétition avec le TMPRSS2. En conséquence, il existe des rapports contradictoires d'excrétion médiée par ADAM17 qui affectent l'entrée des cellules de coronavirus.
Récepteur ACE2 humain, illustration 3D. Crédit d'image: Kateryna Kon / Shutterstock
Sommaire
Le rôle de la gamma-sécrétase
Le complexe protéique gamma-sécrétase (γS) est composé d'un noyau catalytique préséniline 1/2 aspartyl protéase avec des sous-unités régulatrices (Aph-1a ou Aph-1b), activatrices (PEN2) et ciblées (nicastrine). En bref, il s'agit d'un prototype de protéase de clivage intramembranaire (I-CLiP).
Des dizaines de cibles γS putatives ont été identifiées, déterminées par une structure conformationnelle transmembranaire plutôt spécifique et une accessibilité. Néanmoins, la validation de nouvelles cibles est entravée par le manque de caractéristiques communes définies et les demandes de délestage d'ectodomaines.
Sur la base de la similitude structurelle de l'ACE2 avec les cibles γS connues, les chercheurs du Columbia University Irving Medical Center aux États-Unis (dirigé par le Dr Alberto Bartolomé) ont émis l'hypothèse que le γS peut réguler le clivage intramembranaire de l'ACE2 et peut avoir un impact sur la biologie du SRAS- CoV-2.
Des cultures cellulaires aux méthodes avancées
Une myriade de méthodes différentes a été utilisée pour étudier l'hypothèse susmentionnée. À des fins de culture cellulaire, les chercheurs ont utilisé des fibroblastes embryonnaires de souris (MEF) déficients en préséniline (Psen1 / 2 double knockout) et contrôlés, ainsi que des MEF knock-out et de contrôle de la nicastrine.
En outre, pour tester l'hypothèse selon laquelle ACE2ΔE et γS interagissent physiquement, les chercheurs ont effectué une co-immunoprécipitation de γS endogène avec ACE2 étiqueté C-terminal et ont détecté l'association avec la nicastrine et la préséniline1 avec ACE2ΔE, mais pas avec ACE2 pleine longueur.
Enfin, le Western blot, la réaction en chaîne par polymérase quantitative (PCR), l'immunofluorescence par électrophorèse sur gel et l'imagerie confocale ont été utilisés. Indiana recombinant, le virus de la stomatite vésiculaire, exprimant la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2, a été généré sous forme de pseudovirus.
Qu'a trouvé cette étude?
« Nous avons constaté qu'après l'excrétion de l'ectodomaine, ACE2 est ciblé pour la protéolyse intramembranaire par γS, libérant un fragment C-terminal ACE2 soluble », disent les auteurs de l'étude. « De manière constante, l'inhibition chimique ou génétique de γS entraîne l'accumulation d'un fragment lié à la membrane d'ECA2 déficient en ectodomaine », ajoutent-ils.
Fait intéressant, cette étude a trouvé une accumulation d'ACE2ΔE même dans les cellules non stimulées exprimant ACE2 – ce qui suggère que l'excrétion d'ectodomaine endogène accompagnée d'un clivage γS est inhérente au renouvellement normal de l'ACE2.
En outre, il a été montré que ACE2 subit un clivage γS dépendant de TMPRSS2 / ADAM17, qui se traduit par des domaines intracellulaires C-terminaux ACE2 de courte durée. Compte tenu de ce dernier, l'inhibition chimique ou génétique du γS empêche sa génération, conduisant à l'accumulation d'un ACE2 lié à la membrane dépourvu d'ectodomaine.
Modèle de clivage ACE2. Modèle montrant le traitement séquentiel de l'ACE2 pleine longueur par ADAM17 / TMPRSS2 et γS, rendant respectivement ACE2ΔE et ACE2-ICD. ACE2-ICD est alors rapidement dégradé dans le protéasome.
Mise au point pour le traitement COVID-19
« En résumé, nos résultats démontrent que ACE2 est une nouvelle cible γS, mais que l'inhibition pharmacologique de γS n'a pas d'impact sur l'entrée cellulaire médiée par la protéine S du SRAS-CoV-2 », soulignent les auteurs de l'étude dans ce roman bioRxiv papier.
Et bien que l'inhibition chimique de γS ne modifie pas l'entrée des cellules du SRAS-CoV-2, ces données suggèrent une voie entièrement nouvelle pour le trafic cellulaire ACE2. De telles découvertes peuvent avoir des implications directes pour des applications thérapeutiques et autres.
Plus spécifiquement, étant donné l'accessibilité pharmacologique optimale de γS, une exploration plus approfondie de cette nouvelle biologie est justifiée afin de l'ajuster avec précision contre COVID-19, ce qui est possible en raison d'une pléthore de fonctions attribuées à ACE2.
*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 / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
