Les mucines et les molécules de type mucine sont des protéines de surface cellulaire de haut poids moléculaire hautement glycosylées qui possèdent un domaine extracellulaire semi-rigide et très étendu.
Une telle mucine, la P-sélectine glycoprotéine ligand-1 (PSGL-1), s’est avérée réduire l’infectivité du virus VIH par encombrement stérique avec sa liaison.
PSGL-1 est une glycoprotéine trouvée sur les globules blancs et les cellules endothéliales qui se lie à la P-sélectine (P signifie plaquette), qui fait partie d’une famille de sélectines qui comprend la E-sélectine (endothéliale) et la L-sélectine (leucocyte) .
Une nouvelle pré-impression publiée sur le bioRxiv* Le serveur démontre que des mucines similaires et des protéines de type mucine non seulement suppriment l’infectivité du VIH-1 via le blocage de l’attachement viral aux cellules hôtes, mais peuvent également bloquer l’infection par plusieurs virus enveloppés. Ceux-ci incluent un certain nombre d’inhibiteurs de virion apparentés appartenant à la famille des protéines SHREK (Surface-Hinged, Rigidly-Extended Killer) (PSGL-1, CD43, TIM-1, CD34, PODXL1, PODXL2, CD164, MUC1, MUC4 et TMEM123 ).
Sommaire
La suppression de la mucine PGSL-1 altère la réponse antivirale
Auparavant, il a été montré que lorsque la région extracellulaire abondamment glycosylée de PGSL-1 était délétée, la protéine perdait son activité antivirale, indiquant la nature essentielle de cette région pour bloquer l’infectivité du virus.
Lorsque les mucines apparentées ont été testées individuellement pour l’activité antivirale, ils ont découvert que toutes bloquaient l’infectivité des virions du VIH. Cependant, d’autres mucines ou protéines de type mucine avec de grands domaines de répétition extracellulaires ne pouvaient pas inhiber l’infection par le VIH.
Cela inclut des protéines avec une glycosylation lourde des domaines d’immunoglobuline extracellulaire, comme CD2 et ICAM-1, ou des sélectines avec des répétitions consensus dans leur domaine extracellulaire, ou même l’intégrine bêta chaîne-2 (IGTB2) avec son grand domaine extracellulaire contenant un facteur de croissance épidermique intégrine comme domaines de répétition (répétitions I-EGF).
Ainsi, la présence d’une expression de protéine transmembranaire dans des cellules dans lesquelles la réplication virale se déroule ne confère pas, contrairement aux mucines et protéines apparentées, la capacité de bloquer l’infectivité du VIH. Ce dernier groupe de protéines inhibe le VIH de manière dose-dépendante, le CD34 étant le plus puissant et le MUCI le moins. La concentration inhibitrice à 50% (IC50) était de 2,3 ng et 216 ng, respectivement.
La présence d’une activité antivirale puissante et non spécifique, et des caractéristiques structurelles communes, a conduit à les qualifier d’inactivateurs de virion SHREK.
Les protéines SHREK inactivent l’infectivité du virion du VIH-1. (A) Schéma du mutant PSGL-1 et PSGL-1 ΔDR, protéines SHREK et autres récepteurs de surface utilisés dans cette étude. (B) Schéma de la production de virions en présence de protéines SHREK dans les cellules productrices de virus. (C) L’exigence du domaine DR de PSGL-1 pour bloquer l’infectivité du VIH-1. Les cellules HEK293T ont été co-transfectées avec de l’ADN du VIH (NL4-3) (1 pg) plus le vecteur exprimant PSGL-1 ou PSGL-1ΔDR (400 ng). Les virions ont été récoltés 48 heures après la transfection et normalisés pour p24, et l’infectivité virale a été quantifiée en infectant les cellules indicatrices Rev-A3R5-GFP. La réplication du VIH-1 a été quantifiée par l’expression de la GFP 72 heures après l’infection. (D) Les protéines SHREK inactivent l’infectivité du virion VIH-1. Les cellules HEK293T ont été co-transfectées avec de l’ADN du VIH (NL4-3) (1 pg) plus chaque protéine SHREK individuelle (500 ng). Les virions ont été récoltés à 48 heures et normalisés pour p24, et l’infectivité virale a été quantifiée en infectant les cellules indicatrices Rev-A3R5-GFP. Les pourcentages de cellules GFP + sont indiqués 48 heures après l’infection. (E) À titre de comparaison, les cellules ont également été co-transfectées de manière similaire avec de l’ADN du VIH-1 (NL4-3) plus un vecteur vide ou le vecteur exprimant CD2, ICAM-1, L-sélectine ou ITGB2. Les virions ont été récoltés et quantifiés en infectant des cellules indicatrices Rev-A3R5-GFP.
Effets de SHREK sur la libération du VIH
Lors des tests, les protéines SHREK se sont révélées ne pas bloquer la libération de virion à de faibles doses, inférieures à 100 ng, mais étaient des inhibiteurs efficaces de l’infectivité du virion, la CI50 étant de 10 ng ou moins. Ainsi, ce dernier est susceptible d’être le principal effet des protéines SHREK sur les virions des cellules productrices de virus, tout comme PSGL-1.
Incorporation de protéines SHREK dans les virions
Les chercheurs ont découvert que la PSGL-1 et d’autres mucines apparentées étaient incorporées dans les virions. Ceci a été confirmé par la liaison sélective de plusieurs anticorps anti-SHREK à des particules de virion produites dans des cellules productrices de virus qui exprimaient les protéines SHREK. Les exceptions étaient les anticorps dirigés contre TMEM123, MUC1 et MUC4.
Cela indique que le mécanisme d’inhibition de l’infectivité du VIH se fait via une entrave stérique à la liaison des virions aux cellules cibles. En présence de presque tous les SHREK, l’incorporation de la protéine d’enveloppe du VIH a également été bloquée à des degrés variables mais faibles.
Blocus de la liaison virus-cellule
À l’aide de virions produits à partir de cellules exprimant chaque protéine SHREK, les chercheurs ont analysé l’attachement viral aux cellules cibles. Ils ont observé une fixation gravement altérée des virions des cellules exprimant la PSGL-1, ainsi que celles exprimant CD34 et PODXL2 – ces trois sont les inactivateurs de virion SHREK les plus puissants.
Cependant, les autres protéines SHREK, à l’exception de TMEM123, ont également inhibé l’attachement du virion, mais de manière moins puissante. TMEM123 a légèrement augmenté l’attachement du virion, peut-être par sa liaison aux protéines de surface cellulaire, permettant au virion de se fixer mais pas d’établir une infection productive. Lorsque de telles interactions ont été empêchées en utilisant des anticorps anti-TMEM123, une liaison accrue n’a plus été observée, mais plutôt une fixation réduite.
Activité antivirale à large spectre
L’étude a démontré que les protéines SHREK comme la PSGL-1 sont en effet des facteurs antiviraux hôtes à large spectre, agissant pour prévenir l’infection par les particules de type virus de la grippe A et du SRAS-CoV-2 (VLP). L’inhibition la plus puissante était avec MUC1, PODXL1 et MUC4, pour le virus de la grippe.
Cela indique que chacun des SHREK a une puissance antivirale distincte contre différents virus, déterminée par son emplacement sur la membrane cellulaire, le site de bourgeonnement viral et les antagonismes viraux.
Un test d’inhibition a également été réalisé en utilisant de nouvelles particules hybrides alphavirus-SARS-CoV-2 et les SHREK individuels. Cette particule contient uniquement les protéines structurelles SARS-CoV-2, avec le génome ARN de l’alphavirus. L’infection de cet hybride a été neutralisée avec succès par de nombreux SHREK, notamment PSGL-1, CD164, TIM-1, MUC1 et MUC4, mais pas par les puissants inhibiteurs du VIH CD43, CD34 PODXL1, PODXL2 et TMEM123.
Quelles sont les implications?
L’étude identifie une famille de protéines avec une structure similaire et une large activité antivirale, appelée SHREK par les chercheurs. Ils ont confirmé les découvertes antérieures qu’en présence de PSGL-1 dans les cellules hôtes, l’infectivité du virion était affectée.
D’autres protéines dissemblables telles que la E-sélectine pourraient également faire partie de la famille SHREK car ce groupe de protéines a trois mécanismes d’action: l’inhibition de la libération du virion, empêchant l’incorporation de protéines d’attachement virales telles que la gp160 virions, et l’incorporation de SHREK dans les virions, empêchant ainsi l’attachement des virions nouvellement formés dans les cellules cibles par interférence stérique.
Sur la base de recherches antérieures, ils émettent l’hypothèse que le VIH et d’autres virus pourraient également s’adapter à une telle inhibition médiée par SHREK par des mécanismes antagonistes nouvellement développés. Un exemple est l’utilisation de protéines accessoires Vpu et Nef pour décomposer la PSGL-1 et réduire son expression sur les cellules T CD4. D’autres antagonismes viraux peuvent exister contre des SHREK individuels, bien qu’ils soient encore inconnus.
La forte expression des SHREK sur les cellules souches et progénitrices était une caractéristique frappante, en particulier de CD34, un marqueur commun sur ces cellules. Il s’agit de l’anti-rétrovirus SHREK le plus puissant observé dans cette étude. Ces protéines font probablement partie de la réponse immunitaire innée de l’hôte pour restreindre la réplication des rétrovirus dans ces sous-ensembles cellulaires essentiels.
Des recherches antérieures ont montré que les cytokines comme le GM-CSF peuvent induire l’élimination du CD34 de la surface cellulaire dans les cellules progénitrices hématopoïétiques multipotentes CD34 + (HPC), et que cela est nécessaire pour la réplication virale permissive dans ces cellules.
« Notre identification de la famille de protéines SHREK offre de nouvelles thérapies antivirales potentielles qui pourraient être développées par l’induction et la modulation des activités SHREK et l’inhibition des antagonismes viraux. «
*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.