Le 11 mars 2020, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a annoncé que la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) était une pandémie. Le COVID-19 est causé par le nouvel agent pathogène du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), qui est considéré comme hautement contagieux et transmis par contact humain. À ce jour, il a fait plus de 2,9 millions de morts dans le monde. Bien que le processus de vaccination ait commencé dans de nombreux pays, l’émergence de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 qui ont le potentiel d’échapper à la réponse immunitaire induite par le vaccin a créé le besoin de recherches supplémentaires pour développer davantage de médicaments et concevoir des vaccins qui pourraient efficace contre de telles variantes.
Le SRAS-CoV-2 appartient à la famille des coronavirus, au sous-genre Sarvecovirus et au genre Betacoronavirus. Une étude phylogénétique a révélé que ce virus est étroitement lié au SRAS et plus éloigné au coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). En plus des vaccins, seuls quelques médicaments antiviraux, tels que la dexaméthasone et le remdesivir, ont été approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) pour être utilisés pour traiter le COVID-19. En outre, le casirivimab et l’imdevimab sont également autorisés en vertu de l’autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) de la FDA pour traiter les patients atteints de COVID-19. Cependant, avec l’émergence de nouvelles variantes et l’incertitude sur l’efficacité des vaccins approuvés contre ces variantes, il est nécessaire de disposer de plus de médicaments pour contenir la pandémie.
Au cours du processus d’infection, une fois que le virus pénètre dans la cellule hôte, deux cadres de lecture ouverts, ORF1a et ORF1ab, sont traduits. ORF1ab est responsable de la production de 16 protéines non structurales (nsp). Plusieurs protéases virales telles que 3CLpro et PLpro (protéase de type papaïne) produisent 1 à 16 nsps. Une nouvelle étude a été publiée dans bioRxiv* serveur de pré-impression, qui traite de l’identification des médicaments efficaces en tant qu’inhibiteurs de PLpro.
PLpro est associé à la protéine nsp3, qui produit des protéines virales non structurales à partir d’un précurseur de polyprotéine. Son rôle principal est de cliver l’ubiquitine et les conjugués de protéines ISG. Nsp3 est la plus grande protéine non structurelle qui contient plusieurs domaines. Il s’agit de l’ubiquitine (Ubl-1), du domaine acide (domaine AC), de l’ADP-ribose-1 ”-phosphatase (ADRP) / macro / x-domaine, du domaine unique du SRAS (SUD), Ubl-2, domaine PLpro , le domaine de liaison à l’acide nucléique (NAB), le domaine marqueur (G2M), les domaines transmembranaires à double passage (TM 1-2 et TM 3-4) et le domaine Y (sous-domaines Y1-3). Principalement, la recherche actuelle porte sur l’expression et la purification de PLpro. Les chercheurs ont utilisé à la fois des bactéries et des systèmes de cellules d’insectes pour obtenir des protéines purifiées qui pourraient préserver une activité enzymatique maximale. Dans l’expression bactérienne, PLpro a été marqué avec His-Sumo ou His-TEV à son extrémité N-terminale, tandis que, pour l’expression dans des cellules d’insectes, la protéine a été marquée avec Flag-His à l’extrémité N-terminale. Pour l’expression bactérienne, les étiquettes ont été éliminées par des protéases Ulpl ou TEV, mais pour le système de cellules d’insectes, les étiquettes sont restées sur la protéine finale.
Dans la présente recherche, les scientifiques ont utilisé la technique de transfert d’énergie de résonance (FRET) de Förster (fluorescence) pour examiner l’activité de la protéase. Ils ont constaté que le His-TEV-PLpro bactérien, après le retrait des étiquettes, était plus actif que le Flag-His-PLpro de la cellule d’insecte, à la même concentration enzymatique. Cependant, une activité similaire a été repérée au niveau de deux protéines d’expression bactériennes, à savoir, His-TEV et His-Sumo-PLpro. Comme His-Sumo PLpro a fourni un rendement plus élevé après purification, il a été sélectionné pour d’autres expériences impliquées dans cette étude.
Les chercheurs ont effectué un criblage à haut débit pour plus de 5000 produits chimiques, qui ont été obtenus à partir de l’installation de criblage à haut débit (HTS) du Francis Crick Institute. HTS a aidé à identifier sept médicaments ayant des effets inhibiteurs contre PLpro.
Des études antérieures avaient montré que des composés tels que les dérivés de la tanshinone (Tanshinone IIA et Cryptotanshinone) et la dihydrotanshinone I peuvent inhiber le PLpro du SRAS-CoV-1. Une autre étude avait rapporté que GRL-0617 était efficace contre le SRAS-CoV-1 / -2 PLpro. Pour examiner plus en détail ces composés, un test de protéase PLpro sur gel a été réalisé, où deux des sept médicaments, l’ursodiol et l’acide pyrocatéchuique, n’ont pas montré d’effet inhibiteur sur le clivage de PLpro et ont été considérés comme des faux positifs. En outre, même si GRL-0617, Tanshinone IIA et Cryptotanshinone pourraient inhiber le clivage de PLpro, ils ne pouvaient le faire qu’à une concentration plus élevée. La dihydrotanshinone I s’est avérée être l’inhibiteur le plus efficace.
Les chercheurs ont également effectué des tests orthogonaux pour étudier l’effet des médicaments obtenus dans l’étude HTS pour inhiber l’activité isopeptidase de PLpro. La dihydrotanshinone I s’est avérée être la plus puissante pour l’inhibition du clivage Ub3 lié à K48 et pro-ISG15. En outre, la capacité de ces composés à inhiber la croissance virale dans un test basé sur une culture cellulaire a été réalisée. Les chercheurs ont utilisé des cellules VERO E6, qui ont été infectées par le SRAS-CoV-2, dans cette expérience. Plusieurs composés ont présenté divers effets sur les cellules, tels que la cytotoxicité. Cependant, la dihydrotanshinone I s’est avérée être le composé le plus puissant capable d’inhiber efficacement la prolifération du SARS-CoV-2 à une CE50 de 8 µM. De plus, même à une concentration accrue, ce composé ne présentait aucune cytotoxicité.
La présente recherche a révélé que la dihydrotanshinone I peut être utilisée comme composé efficace pour le traitement de la maladie COVID-19 car elle agit comme un inhibiteur nsp3 PLpro. Il s’agit d’un composé naturel extrait d’une fraction lipophile de Salvia miltiorrhiza.
*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.
Comment pouvons-nous exploiter le sommeil pour améliorer notre mémoire ?