Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, une équipe de chercheurs a analysé les phénotypes des variantes préoccupantes (COV) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2), les réponses moléculaires aux infections par ces COV et l’évolution des interactions virus-hôte à l’aide d’un approche génomique et protéomique comparative.
Sommaire
Arrière plan
Depuis le début de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), plusieurs COV du SRAS-CoV-2 sont apparus, en commençant par la lignée Alpha (B.1.1.7), en passant par les lignées Beta, Delta et Gamma, jusqu’à la variante la plus récente d’Omicron. Alors que les variantes Beta et Gamma n’étaient pas très répandues, les lignées Alpha, Delta et Omicron ont montré une transmissibilité élevée. Les analyses phylogénétiques ont montré que les COV du SRAS-CoV-2 ont évolué indépendamment des virus de la lignée précoce de la première vague (W1).
Alors que la protéine de pointe SARS-CoV-2 est la région la plus mutée des COV, des mutations dans d’autres régions, telles que la nucléocapside, l’enveloppe et les protéines membranaires, sont connues pour influencer les réponses immunitaires. Cependant, les mécanismes moléculaires des réponses de l’hôte aux mutations non synonymes dans les régions en dehors de la séquence de la protéine de pointe n’ont pas été examinés de manière approfondie.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, l’équipe a examiné les modifications de la réplication virale et des réponses immunitaires dues à des mutations dans les COV en comparant les cellules épithéliales primaires des voies respiratoires humaines (AOH) cultivées par interface air-liquide infectées par le SRAS-CoV-2 COV. L’étude comprenait les COV Alpha, Beta, Delta, Gamma et Omicron et deux isolats W1. Des cellules épithéliales pulmonaires infectées Calu-3 ont été utilisées pour le séquençage de l’acide ribonucléique messager (ARNm) (ARN-seq), la phosphoprotéomique et la protéomique d’abondance à l’aide de la spectrométrie de masse.
La réplication virale a été déterminée à partir des niveaux quantifiés d’ARN simple brin et des intensités cumulatives des protéines non structurelles. De plus, l’effet des altérations structurelles des protéines sur la production virale et l’infectivité a été testé à l’aide d’une particule de type virus SARS-CoV-2 contenant un génome rapporteur codant pour la luciférase et des protéines structurelles de la nucléocapside, de la membrane, de la pointe et de l’enveloppe. L’étude a également comparé la phosphorylation des protéines virales à travers les COV pour examiner la régulation de l’activité des protéines virales.
L’équipe a effectué une analyse structurelle et séquentielle intégrative des mutations répertoriées dans la base de données de l’Initiative mondiale sur le partage des données sur la grippe aviaire (GISAID) pour comprendre les mutations adaptatives des COV. Toutes les protéines des COV qui ont été mutées par rapport à la souche originale de Wuhan ont été examinées à l’aide de la spectrométrie de masse à purification par affinité pour évaluer l’effet des mutations dans les gènes codant pour les protéines sur les interactions protéine-protéine entre le virus et l’hôte.
De plus, une approche informatique intégrative a été utilisée pour explorer l’impact des infections à COV par le SRAS-CoV-2 sur la biologie cellulaire de l’hôte afin de comprendre les réponses divergentes de l’hôte à l’évolution virale et d’identifier les cibles des thérapies antivirales pan-variantes. Les réponses moyennes de l’hôte (AHR) ont été utilisées pour comparer les COV.
Les données d’ARN-seq ont été utilisées pour tracer les signatures d’induction de gènes pro-inflammatoires par rapport aux gènes stimulés par l’interféron afin de comparer l’immunomodulation entre les COV. Les niveaux de protéines virales et d’ARN ont été analysés pour explorer l’association entre l’expression des protéines virales et la régulation des voies inflammatoires par les COV.
Résultats
Les résultats ont indiqué que des mutations dans des régions autres que les séquences de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 pourraient avoir un impact significatif sur les interactions entre le virus et l’hôte. L’étude a révélé des différences spécifiques aux COV dans les niveaux d’expression des protéines virales et de l’ARN, tels que les nucléocapsides et certaines régions Orf.
L’étude des interactions protéine-protéine hôte-virus a révélé que la régulation des voies biologiques chez les hôtes était conservée et divergente pour les infections à COV. La régulation des voies de traduction chez l’hôte était hautement conservée. Pourtant, la modulation de la réponse inflammatoire de l’hôte variait considérablement pour différents COV, les variantes alpha et bêta antagonisant les gènes stimulés par l’interféron, mais pas la variante Omicron.
La régulation des voies cellulaires associées aux cytokines et aux réponses immunitaires innées divergent considérablement d’un COV à l’autre, et les auteurs pensent que cette capacité à modifier l’immunité innée de l’hôte pourrait expliquer le remplacement séquentiel des variants dominants du SRAS-CoV-2.
Les mutations de la protéine de pointe dans les variantes d’Omicron ont réduit la dépendance de l’entrée virale sur les protéases à sérine, mais les variantes d’Omicron n’étaient pas aussi efficaces que les variantes Alpha et Delta pour supprimer l’immunité innée de l’hôte. Cependant, les variantes d’Omicron les plus récentes, telles que BA.5, ont montré une expression accrue de gènes antagonistes tels que Orf6, indiquant qu’après avoir atteint l’échappement immunitaire, les variantes émergentes d’Omicron évoluent sous la prochaine pression sélective la plus forte de suppression des réponses immunitaires innées de l’hôte. .
conclusion
Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que les mutations en dehors des régions des protéines de pointe influencent de manière significative la production et la transmission virales. De plus, les variants du SRAS-CoV-2 ont des interactions protéine-protéine divergentes avec l’hôte et différents niveaux d’expression protéique, ce qui leur permet d’échapper aux réponses immunitaires innées de l’hôte. De plus, l’étude a révélé des voies de traitement et de traduction de l’ARNm régulées de manière similaire à travers les COV qui peuvent être ciblées pour développer des thérapies antivirales pan-variantes.
*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.
