La première révélation de la crise actuelle du COVID-19 est venue avec l'annonce d'une maladie pneumonique grave causée par un agent inconnu dans une ville chinoise appelée Wuhan, publiée le dernier jour de 2019. Suite à cela, les chercheurs ont trouvé la cause d'un nouveau coronavirus , étroitement apparenté au virus antérieur du SRAS, maintenant appelé coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2.
Des efforts sont en cours pour mettre au point un vaccin ou un traitement efficace pour prévenir la propagation de cette infection mondiale, qui a déjà fait plus de 543 000 morts parmi les quelque 11,8 millions de cas signalés. La structure détaillée de la particule virale est vitale pour générer un vaccin efficace qui provoquera des niveaux élevés d'anticorps neutralisants spécifiques.
Sommaire
Analyse des protéines de pointe
Le virus tire son nom des nombreux pics à sa surface, composés de glycoprotéine. La protéine de pointe transmembranaire (S) engage l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) 2 à la surface de la cellule hôte pour déclencher le processus d'entrée virale. Le récepteur ACE2 est également une glycoprotéine et les résidus de sucre jouent donc un rôle clé dans l'interaction de ces protéines.
La pointe est présente sous la forme d'un trimère de trois protéines S, ou protomères, chacune ayant ses sous-unités S1 et S2. Le S1 se lie au récepteur ACE2, tandis que le S2 est responsable de la fusion du virus avec la membrane de la cellule hôte pour initier l'entrée virale.
Bien que le SARS-CoV et le SARS-CoV-2 partagent le récepteur ACE2, leur affinité varie considérablement, ce dernier présentant une affinité 10 à 20 fois plus élevée. Encore une fois, cela peut être attribué aux modèles de glycosylation.
Glycosylation des protéines S lourdes
Le SARS-CoV-2 transporte 22 résidus N-glycane ou plus, avec 3 O-glycosylations prédites. Cependant, ces derniers n'ont pas encore été prouvés. Les données les plus récentes montrent des chaînes de mannose courtes multimoléculaires complexes aux sites de N-glycosylation 20/22. Les chercheurs ont également signalé un O-glycopeptide à un site distinct du site de clivage de la furine à l'interface S1 / S2.
Motifs structurels de N-glycane
Une nouvelle étude par des scientifiques de l'Université de Georgetown et de Waters Corporation publiée sur le serveur de préimpression bioRxiv* analysé les sucres des différents sites, en mettant l'accent sur les structures répétées des glycanes O et N identifiés jusqu'à présent, sur une protéine S recombinante pleine longueur exprimée dans une lignée cellulaire de laboratoire. Les chercheurs ont identifié 17 N-glycanes de la protéine de pointe, contenant du mannose, des résidus de sucre hybrides et complexes.
Bien que la plupart des acides aminés formant la séquence du site de fixation (séquon) pour le sucre lié à N soient entièrement occupés, ils en ont trouvé deux qui n'étaient pas glycosylés et un autre qui était occupé par des sucres riches en mannose. Le reste des séquons est attaché à des glycanes complexes, avec des résidus de fucose au cœur de 15 séquons.
L'étude a également trouvé des motifs structurels sur tous les séquons occupés, à savoir un motif LacdiNAc attaché de manière asymétrique dans un N-glycane avec deux résidus d'acide sialique. Ceci est différent des résidus LacNAc en raison de la présence des ions m / z 366/407.
Les chercheurs ont également vu 6 N-glycanes qui avaient des structures polyLacNAc, montrant de nombreux résidus de fucose dans le cœur et sur les bras extérieurs des glycoprotéines. Ils ont pu confirmer la présence de sucres de fucose au cœur de 15 séquons et de résidus de fucosyle du bras extérieur sur les bras extérieurs des N-glycopeptides sur 7 séquons.
Différences expliquées
Ces résultats sont différents des études antérieures, ce qui pourrait être dû à la différence dans la façon dont la lignée cellulaire de laboratoire est utilisée dans les expériences actuelles ou à la variation de la méthode analytique. D'une part, cette étude a utilisé une protéine pleine longueur modifiée sans utiliser de convertases pour la cliver en fragments. La méthode d'étude peut potentiellement entraîner des différences dans les résultats de l'analyse.
Cependant, les chercheurs disent que l'explication la plus probable est que l'optimisation des flux de travail en termes d'utilisation d'énergie a produit une résolution plus élevée de l'analyse structurale. Cela a permis d'établir clairement les motifs structurels, une caractéristique importante souvent liée à des rôles biologiques spécifiques dans l'organisme vivant. Cependant, toutes les liaisons et les structures isobares liées au glycopeptide n'ont pas pu être attribuées en toute confiance.
Dans l'ensemble, les scientifiques ont pu montrer la présence de motifs polyLacNAc portés sur 6 glycopeptides. Tous les séquons portant des glycanes complexes portaient LacdiNAc dans une certaine mesure. Sur les résidus N165 et N1098, plus de 50% des glycoformes étaient composés de ces motifs structuraux. Cela pourrait être important pour le développement de vaccins puisque la lignée cellulaire HEK293 utilisée dans cette étude est couramment utilisée pour étudier la fonction de la glycoprotéine S et pour produire des candidats vaccins.
Analyse des O-glycopeptides
L'étude a également identifié les O-glycanes rapportés par des recherches antérieures et 8 autres glycoprotéines occupées par les structures du noyau 1 et du noyau 2. Contrairement aux N-glycanes, l'occupation du site est variable, de moins de 1% à 57%, et pour trois d'entre eux, elle est très faible.
Le site de clivage de la furine polybasique, une nouvelle caractéristique du SARS-CoV-2, situé à l'interface de S1 et S2, a un résidu T678 à proximité avec des structures core-1 et core-2 et une occupation de 13%. Ceci est biologiquement important car les O-glycanes se produisant avant les sites de clivage de la convertase d'une protéine sont impliqués dans la régulation du clivage de la protéine, et pourraient même affecter le taux d'activation de la protéine S dans ce virus.
En utilisant d'autres outils d'identification de site, ils ont trouvé 9 O-glycoprotéines occupées par des O-glycanes. Le résidu T678 est le site occupé principal, le z6 portant un glycane tandis que le z4 n'en a pas, tandis que le peptide a à la fois des résidus core-1 et core-2. Ils ont établi des détails plus structurels de diverses O-glycoprotéines. L'importance fonctionnelle de ceux-ci reste à établir.
Directions futures
Dans l'ensemble, l'étude stimulera de nouvelles recherches sur l'effet de la glycosylation sur la fonction de la protéine de pointe dans ce virus.
L'étude conclut: «Nous avons résolu, pour la première fois, des motifs structuraux LacdiNAc et polyLacNAc associés aux N-glycopeptides et nous avons identifié de nouveaux O-glycopeptides, y compris un glycopeptide près du site de clivage de la furine de la glycoprotéine de pointe.»
*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 traités comme des informations établies.
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