Des chercheurs découvrent une nouvelle façon dont le système immunitaire détecte une infection à coronavirus

Dans une récente étude publiée sur bioRxiv*, des chercheurs aux États-Unis ont démontré que la principale protéase (M^pro) des coronavirus (CoV) active les réponses inflammasomes de l’hôte.

L’immunité déclenchée par l’effecteur (ETI) est une stratégie de défense des hôtes dans laquelle des capteurs innés reconnaissent les agents pathogènes, et un sous-ensemble de capteurs ETI chez les eucaryotes forment des inflammasomes. Les inflammasomes sont de grands complexes immuns à l’intérieur des cellules qui activent les caspases pro-inflammatoires, principalement la caspase 1 (CASP1), pour déclencher la signalisation inflammatoire et la mort cellulaire pyroptotique.

Chez l’homme, des capteurs formant des inflammasomes tels que le membre 8 de la famille du domaine de recrutement des caspases (CARD8) détectent l’activité des protéases virales. CARD8 contient une extrémité N-terminale désordonnée et un domaine C-terminal de recherche de fonction (FIIND) et CARD. L’autoclivage de FIIND donne un capteur bipartite, où l’extrémité N-terminale agit comme un fil déclencheur pour les protéases virales.

Étude: Détection spécifique de l’hôte des coronavirus et des picornavirus par l’inflammasome CARD8. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock

L’étude et les conclusions

Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué la détection des protéases virales par l’inflammasome CARD8. En utilisant une approche bioinformatique rapportée précédemment, les auteurs ont créé un modèle prédictif pour le M^pro [also known as 3-chymotrypsin-like protease (3CL^pro)] des CoV. Ils ont identifié deux putatifs M^pro sites de clivage dans l’extrémité N-terminale de CARD8 humaine. L’isoforme CARD8 était co-exprimée avec M^pro du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS)-CoV-2.

Un produit CARD8 de 34kDa a été détecté en présence de SARS-CoV-2 M^pro, qui devrait résulter du clivage à Q37. Le site de clivage a été confirmé en mutant le résidu sur le site (en Q37A), ce qui a éliminé le produit de 34 kDa après M^pro traitement. Fait intéressant, le mutant Q37A a généré un M cryptique^pro-produit 37kDa dépendant, résultant du clivage en Q61. De plus, le mutant Q37A Q61A de CARD8 était insensible au clivage par le SARS-CoV-2 M^pro.

Transfecter des cellules HEK293T avec CASP1, pro-interleukine-1-bêta (pro-IL-1β) et M^pro a entraîné une transformation robuste de la pro-IL-1β en IL-1 active. L’activation de l’inflammasome ne s’est pas produite dans CARTE8 cellules knock-out (KO). Plus loin, CARTE8 Les cellules KO ont été complémentées avec CARD8 de type sauvage ou des mutants du site de clivage. La complémentation CARD8 de type sauvage a sauvé M^pro-activation de l’inflammasome induite. À l’opposé, M^pro-l’activation de l’inflammasome induite a été réduite (avec le mutant Q37A) ou abolie (avec le mutant Q37A Q61A) dans le CARTE8 Cellules KO.

De plus, ils ont testé si les protéases d’autres CoV pertinents clivent également CARD8. À cette fin, ils ont cloné M^avantages d’autres CoV tels que le CoV humain (HCoV)-229E, le HCoV-NL63, le HCoV-HKU1, le SRAS-CoV, le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS)-CoV et le virus de l’hépatite murine (MHV). Toutes les protéases testées clivaient et activaient CARD8 d’une manière spécifique au site. De plus, la lignée cellulaire THP-1 a été infectée par HCoV-229E pour évaluer les conséquences de l’activation de l’inflammasome CARD8.

L’infection par HCoV-229E a entraîné de manière significative la libération d’IL-1β et la mort cellulaire des cellules de type sauvage, mais pas CARTE8 Cellules KO. Le type sauvage ou CARTE8-La lignée cellulaire KO THP-1 a été conçue pour exprimer l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et la protéase transmembranaire, la sérine 2 (TMPRSS2), et infectée par le SRAS-CoV-2. La mort cellulaire et la libération d’IL-1β étaient évidentes dans les cellules de type sauvage exprimant ACE2 et TMPRSS2, mais pas dans les cellules KO.

Ensuite, l’équipe de recherche a cherché à savoir si l’inflammasome CARD8 servait de M^pro capteur dans Rousettus aegyptiacus (une espèce de mégabat). Le mégabat CARD8 manque de Q37 et Q61 et n’a pas été clivé par le M^pro du SRAS-CoV-2. Un VET^pro Le site de clivage a été inséré dans l’extrémité N-terminale du mégabat CARD8 pour déterminer si la dégradation fonctionnelle pouvait l’activer. VET^pro le clivage de la CARD8 modifiée a entraîné l’activation de l’inflammasome. D’autres enquêtes ont révélé que le SARS-CoV-2 M^pro n’a pas réussi à activer et à la place a contrarié le TEV^pro-activation médiatisée de la chauve-souris CARD8. De même, tous les autres M^avantages empêché TEV^pro-activation médiée de l’inflammasome de chauve-souris CARD8.

Les chercheurs ont analysé les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) non synonymes dans CARD8 au sein de la population humaine. Ils ont trouvé plusieurs SNP à haute fréquence, y compris une variante S39P résidant en position P2′ dans le site de clivage protéolytique qui était présent dans plus de 20 % des échantillons africains et afro-américains. Le variant CARD8 P39 a montré une sensibilité réduite au clivage et à l’activation par le CoV Mpros.

Enfin, l’équipe a cherché à savoir si le variant CARD8 P39 affectait la reconnaissance d’autres agents pathogènes. La proline P2′ dans le site de clivage a été préférée pour la protéase 3C de l’entérovirus (3C^pro) modèle de prédiction. Essais de clivage avec 3C^pro du rhinovirus humain (HRV), un picornavirus, a révélé que le clivage de CARD8 à Q37 était plus prononcé pour la variante P39. De plus, l’activation de l’inflammasome par le HRV 3C^pro était presque absent dans HEK293T CARTE8 Cellules KO, complétées par CARD8 S39 mais robustes lorsqu’elles sont complétées par CARD8 P39. L’équipe a également observé que les variations de CARD8 affectaient le clivage par 3C^avantages d’autres picornavirus.

conclusion

Dans l’ensemble, l’étude a démontré que CARD8 est un capteur immunitaire inné polymorphe à évolution rapide de l’infection par des virus à ARN à sens positif. Le fait que l’infection par le SRAS-CoV-2 provoque l’activation de l’inflammasome CARD8 dans les cellules THP-1 souligne le rôle des inflammasomes dans la maladie grave à coronavirus 2019 (COVID-19), suggérant que l’inflammasome CARD8 dans les macrophages/monocytes contribue à l’inflammation chez les patients COVID-19.

*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.