Une étude récente menée par des chercheurs estoniens de l'Université de Tartu explique comment le coronavirus est activé avant d'attaquer la cellule et ce qui pourrait aider à empêcher cela. L'étude publiée dans Rapports scientifiques, nous rapproche de la compréhension des raisons pour lesquelles la propagation du SRAS-CoV-2 a été si rapide et agressive. Le mécanisme d'activation du virus étudié est également une cible potentielle pour le développement de médicaments pour le traitement du COVID-19.
Les biologistes moléculaires Mihkel Örd et Ilona Faustova de l'Université de Tartu avec le professeur Mart Loog ont comparé les mécanismes d'entrée cellulaire du SRAS-CoV-2 à l'origine de la pandémie corona actuelle avec ceux d'autres coronavirus (SARS-CoV-1 et MERS-CoV causant le Syndrome respiratoire du Moyen-Orient, avec des flambées en 2003 et 2012, respectivement). L'étude s'est concentrée sur la protéine de pointe qui forme les pointes que nous connaissons bien d'après les images du virus. La protéine de pointe SARS-CoV-2 se compose de deux parties (voir la figure 1). La pointe de la pointe fonctionne comme un détecteur, à la recherche d'une cellule appropriée à laquelle se fixer. Dans les cellules, l'échange d'informations est médié par diverses protéines qui envoient et reçoivent des signaux chimiques. Les virus profitent de ces protéines pour pénétrer dans les cellules.
Une protéine à laquelle s'adresse la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 est l'enzyme furine qui est présente dans de nombreuses cellules du corps humain. La tâche de Furin est de cliver les protéines, agissant comme des ciseaux biologiques. Différentes enzymes affectent différentes protéines. Entre autres protéines, la furine clive également la protéine de pointe du SRAS-CoV-2, supprimant son extrémité en forme de détecteur. Après cela, la partie restante de la protéine de pointe commence à fonctionner en fusionnant avec la membrane cellulaire et en permettant au virus d'entrer dans la cellule.
De nombreux virus utilisent une logique similaire. Ils ont un domaine récepteur et un domaine de liaison, mais utilisent des enzymes différentes de l'hôte. Dans une certaine mesure, cela affecte également la façon dont le virus fonctionne dans le corps. Différentes enzymes sont exprimées dans différents tissus. La furine est exprimée dans tout le corps humain, de sorte que la gamme de cellules dans lesquelles le virus peut pénétrer est énorme. On peut supposer que c'est pour cela que le virus est particulièrement agressif. «
Mihkel Örd, doctorant en technologie biomédicale à l'Université de Tartu (UT)
De la division cellulaire à l'apprivoisement du virus
Dans leur travail quotidien, Mihkel Örd et UT Senior Research Fellow in Molecular Biology Ilona Faustova étudient ce qui affecte la division des cellules et comment. Ils accordent une attention particulière à la phosphorylation – une réaction chimique dans laquelle un groupe phosphoryle est attaché à une protéine. En conséquence, la tâche ou l'activité initiale des protéines peut changer, ce qui permet de contrôler les processus intracellulaires dans certaines conditions.
La façon dont les enzymes traitent les protéines dépend des modèles ou des motifs linéaires courts des acides aminés dans la protéine. Les protéines sont composées de 20 acides aminés différents et les courts motifs linéaires d'acides aminés peuvent coder pour des informations biologiques importantes. Lors de l'analyse de la séquence de la protéine de pointe du nouveau coronavirus, les chercheurs de Tartu ont rapidement remarqué que dans ce site critique où la protéine de pointe est censée être coupée en deux, il peut y avoir trois motifs avec une tâche différente. Lorsque la propagation du coronavirus s'est transformée en pandémie, Örd et Faustova ont décidé d'étudier si ces motifs prédits fonctionnent dans la vie réelle et comment ils peuvent affecter le cycle de vie du virus.
«Nous avons commandé des séquences d'ADN du coronavirus, synthétisé et séparé les protéines des cellules, créé des mutations pour détecter les sites sensibles à la furine et comprendre comment la phosphorylation les affecte. Il y a plus de mille acides aminés dans la protéine de pointe, mais pour ce processus , seule une infime partie est importante. Nous avons consacré notre attention à ce site et avons commencé à l'étudier plus en détail », a expliqué Örd.
L'analyse a révélé que dans le cas d'un motif, le site de clivage de la furine était très spécifiquement codé dans le nouveau coronavirus. « Ce qui était surprenant, c'est l'efficacité avec laquelle la furine a clivé le motif de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. En comparaison, nous avons analysé les motifs dans les virus causant le MERS et le SRAS qui ne sont que légèrement différents: la furine n'a pas réussi à les cliver. Une autre découverte intéressante était que le le site de clivage était entouré de deux autres motifs dont la phosphorylation a complètement inhibé le clivage par la furine de la protéine de pointe. Ces découvertes fournissent de nouvelles informations sur les processus susceptibles d'affecter le cycle de vie du virus et pourquoi le nouveau virus a été plus efficace que le précédent. deux », a expliqué Faustova.
«Dans nos recherches, nous avons toujours été guidés par l'idée que mieux nous comprenons les différents mécanismes moléculaires, plus nous avons de possibilités de les affecter ou de les contrôler intentionnellement. Puisque les motifs étudiés sont répétés dans différentes protéines, leur description permet de faire des prédictions sur les tâches et la régulation de nombreuses protéines. Les premières découvertes publiées confirment déjà que les inhibiteurs de la furine freinent la réplication du SRAS-CoV-2 et pourraient avoir une application pharmaceutique potentielle », a déclaré Faustova.
La crise Corona met le système de recherche à l'épreuve
Faustova ajoute que la pandémie corona a révélé la capacité de collaboration de la communauté de recherche mondiale. «Nous avons étudié les signaux enzymatiques codés de différents motifs pendant des années et cela nous a permis de contribuer à la compréhension des mécanismes du coronavirus sur la base de notre expertise. Des centaines de laboratoires à travers le monde ont fait de même. Dans la crise, d'autres projets ont été interrompus pour se concentrer ensemble sur le nouveau virus. Au cours des neuf derniers mois, les scientifiques de la vie du monde entier ont fait d'énormes progrès. Jamais auparavant nous n'avons réussi à unir toutes nos forces et à mener une étude détaillée d'un processus critique unique. Publications de haute qualité dans le terrain est publié tous les jours. Cela nous donne l'espoir que le vaccin corona et les médicaments nous parviendront bientôt. «
Selon Mart Loog, tout cela peut également nous amener à une conclusion qui donne à réfléchir: «À l'avenir, la transmission de virus des oiseaux et des animaux aux humains peut se reproduire et encore plus souvent. La pandémie corona a montré que de nombreuses autres études essentielles (pour exemple, sur le cancer) ont été stoppés à cause d'un virus. Pour résoudre les principaux problèmes de l'humanité, il est essentiel d'augmenter considérablement la capacité mondiale des sciences de la vie. Cela nécessite une augmentation exponentielle du financement. Avec les ressources actuelles, nous ne le ferions pas être capable de résoudre plusieurs crises simultanées ou consécutives. » Loog a ajouté que le bioterrorisme est également de plus en plus considéré comme un risque de sécurité croissant. La recherche doit toujours avoir une longueur d'avance sur les terroristes pour les empêcher. Pour cela, nous devons investir dans la recherche.
La source:
Conseil estonien de la recherche