La formation du virus du coronavirus modélisée pour la première fois

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Roya Zandi, professeur à l’Université de Californie à Riverside, et son ancienne étudiante diplômée, Siyu Li, ont modélisé avec succès la formation du virus qui propage le COVID-19 pour la première fois. Le 20 septembre de cette année, le Dr Zandi, professeur au département de physique et d’astronomie, et Li, chercheur postdoctoral au Songshan Lake Materials Laboratory en Chine, ont publié un article dans Viruses. Il s’agit d’une revue de virologie à comité de lecture détaillant la formation et l’assemblage du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2). Les simulations de l’étude révèlent de nouvelles informations sur la vie virale et pourraient aider au développement futur de médicaments.

Le grand nombre de virus dans la famille des coronavirus signifie qu’un effort massif est nécessaire pour que les scientifiques du monde entier puissent mieux les comprendre. SRAS-CoV-2 est “un grand génome d’ARN à brin positif” composé d’environ 30 000 nucléotides et 10 000 acides aminés dans des protéines N et est “en outre encapsulé par une enveloppe” qui protège son matériel génétique. Au cours de la phase de maturation dite «bourgeonnant», le virus acquiert l’enveloppe de la cellule hôte. Lors du bourgeonnement, le virus courbes et achève sa formation. La protéine M “fournit un échafaudage” pour le bourgeonnement et travaille avec la protéine E pour produire des virions. La protéine S entoure le coronavirus comme un couronne et facilite l’entrée du virus dans la membrane cellulaire de la cellule hôte. Leurs modèles étudient l’auto-assemblage des quatre protéines structurelles, Envelope (E), Membrane (M), Nucleocapsid (N) et Spike (S).

La plupart des processus de formation et d’assemblage des coronavirus sont insaisissables car ils se produisent sur des nanosecondes et ne peuvent pas être analysés de manière holistique par des simulations de dynamique moléculaire de tous les atomes qui examinent les molécules au niveau atomique. Pour lutter contre ces difficultés, ils ont conçu des modèles à gros grains (CG) pour les protéines, l’ARN et la membrane phospholipidique. Un modèle CG est utilisé pour simplifier les systèmes compliqués tandis que “en conservant les principales particularités chimiques/physiques» et « d’étendre les échelles de temps et de longueur » des systèmes. Dans le modèle, une protéine est considérée comme une « grande entité » qui est représentée par une « perle ».

Les vaccins précédents ciblaient la protéine S pour empêcher le virus de se fixer et de pénétrer dans la cellule hôte, cependant, une mutation de la protéine S peut facilement diminuer l’efficacité du vaccin. À l’aide de simulations, ils ont découvert que la protéine N joue un rôle crucial dans l’emballage et la condensation de l’acide ribonucléique (ARN) viral dans son génome. Le coronavirus possède « le plus grand génome… parmi tous les virus à ARN », ce qui signifie que l’oligomérisation de la protéine N est particulièrement importante dans l’assemblage viral. Ils ont découvert que sans oligomérisation – un processus qui stabilise la protéine et « lui permet de former de grandes structures »– l’ARN viral ne pourra pas être empaqueté.

L’étude a également révélé que la “courbure intrinsèque de la protéine M” fait partie intégrante du bourgeonnement viral et que “en aucun cas [they] pouvoir observer le… bourgeonnement [with] l’absence de la protéine M. Ils ont noté que même si la protéine M est la plus répandue dans le virus, mais limitée par la “résolution en imagerie par microscopie électronique”, les connaissances sur toutes les protéines structurelles “[remain] rudimentaire.” Li explique que « les études expérimentales concernant le rôle spécifique de chacune des nombreuses protéines structurelles… sont en plein essor, mais de nombreux détails restent flous ».

Tout bien considéré, Zandi pense que cette étude a le potentiel “d’éclairer la conception de médicaments antiviraux efficaces” pour arrêter la réplication virale via des facteurs de démantèlement au stade de l’assemblage viral. Cela pourrait également intéresser les futurs scientifiques cherchant à appliquer des «méthodes basées sur la physique» pour étudier la formation virale.

“Comprendre l’assemblage viral a toujours été une étape clé menant à des stratégies thérapeutiques”, Ils sonnent a dit. Elle explique que “les simulations de virus… ont eu un impact remarquable sur l’élucidation de leur assemblage et la fourniture de moyens pour les combattre”. Elle admet que “même les questions les plus simples concernant la formation du SRAS-CoV-2 restent sans réponse”.

Plus d’informations peuvent être trouvées dans Li et Zandi papier.