La protéine de pointe du SRAS-CoV-2 pourrait accélérer la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies cérébrales, selon une nouvelle étude

Dans une étude récente publiée sur le bioRxiv serveur de prépublication*, des chercheurs suédois ont étudié la protéine amyloïde de pointe (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) comme facteur déclenchant potentiel du mauvais repliement des protéines et de la formation d’amyloïde dans les maladies neurodégénératives (ND).

Les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ) et la maladie d’Alzheimer (MA) sont accélérées par la conversion des protéines humaines en agrégats de fibrilles amyloïdes mal repliées. Ce processus s’auto-entretient grâce à l’ensemencement à partir de graines de fibrilles préformées. Le SRAS-CoV-2 S, abondant dans la réponse inflammatoire, est un mécanisme plausible de la formation de fibrilles amyloïdes.

Étude: Les fibrilles amyloïdes Spike du SARS-CoV-2 accélèrent spécifiquement et sélectivement la formation de fibrilles amyloïdes de la protéine prion humaine et du peptide β amyloïdee. Crédit d’image : Design_Cells/Shutterstock

*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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont réalisé un ensemencement croisé de protéines liées aux maladies neurodégénératives avec des fibrilles amyloïdes de protéine S.

Dans le in vitro Dans l’environnement, des études d’ensemencement ont été réalisées en croisant la protéine prion humaine (HuPrP) et la protéine Aβ1-42 dérivée de sept fibrilles de protéines amyloïdes distinctes obtenues à partir des peptides S du SRAS-CoV-2. Les chercheurs ont examiné si la protéine amyloïde dérivée de la protéine SARS-CoV-2 S accélère la formation du peptide A humain et des fibrilles HuPrP. Ainsi, des fibrilles préfabriquées de sept peptides dérivés de sept séquences amyloïdogènes de la souche S du SRAS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 (graines de pointe), chacun mesurant 20 acides aminés de long, ont été ajoutées, correspondant à la séquence protéique de départ de la glycoprotéine S.

E. Coli a été utilisé pour fabriquer de la PrP humaine. Pour tester la spécificité de l’effet d’ensemencement, des concentrations de 10 % dans les graines de différentes protéines amyloïdogènes telles que Aβ1-42, TTR, insuline et lysozyme ont été introduites. Les changements de fluorescence ThT avec le temps ont été utilisés pour surveiller la fibrillation. Pour ralentir le taux de fibrillation de la réaction HuPrP non ensemencée et dissoudre les peptides de la protéine S, de l’hexafluoro-isopropanol (HFIP) a été utilisé. La graine hétérologue peut être une protéine qui diffère du substrat par une mutation ponctuelle, la même protéine provenant d’une espèce différente ou une autre protéine liée à la même maladie.

L’effet d’ensemencement des amyloïdes de la protéine S a été étudié en utilisant Aβ1-42 comme substrat. Des échantillons de réaction répétés ont été obtenus pour inspection par microscopie électronique à transmission (TEM) tandis que ThT surveillait le développement des fibrilles Aβ1-42. Pour correspondre à la plus grande concentration d’amyloïdes peptidiques de la protéine S, l’équipe a ajouté des graines témoins à HuPrP à une concentration de 0,010 mg/mL. Le contrôle positif était la forme fibrillaire de HuPrP90-231 à une concentration de 0,0010 mg/mL.

Résultats

Utiliser un in vitro expérience de conversion, les chercheurs ont découvert que la production amyloïde ensemencée par des fibrilles protéine-amyloïde S de HuPrP associée à la MCJ était considérablement accélérée. Le test de conversion HuPrP a été ensemencé avec différentes fibrilles amyloïdes associées à une maladie générées in vitro, et la protéine Aβ1-42 a été exposée à un panel de graines témoins, mais aucun développement de fibrilles n’a été accéléré pour l’insuline, le lysozyme ou le TTR. Les résultats indiquent que l’ensemencement est une propriété unique des fibrilles protéine-amyloïde S plutôt qu’un impact universel.

Les contrôles positifs comprenaient des fibrilles de protéine Aβ1-42 et un amalgame de sept peptides de glycoprotéine S fibrillés, et les deux contrôles indiquaient une action d’ensemencement. De plus, les graines de fibrilles amyloïdes-protéine S ont amélioré le développement des fibrilles amyloïdes dans Aβ1-42 associé à la MA. Spike532 (532NLVKNKCVNFNFNGLTGTGV551) a eu le plus de succès dans l’ensemencement de HuPrP, tandis que Spike601 (601GTNTSNQVAVLYQDVNCTEV620) a été le plus efficace dans l’ensemencement de Aβ1-42, démontrant la sélectivité de l’activité de semis croisé dépendante du substrat.

Le développement des fibrilles Aβ1-42 a été favorisé par les sept protéines amyloïdes S. Cependant, comme avec l’ensemencement HuPrP, il existait une différence considérable dans l’efficacité de l’ensemencement entre les différentes protéines amyloïdes S, l’Aβ1-42 étant plus sensible à Spike601. La phase exponentielle de croissance s’est terminée pour tous les échantillons ensemencés au bout de 120 minutes dans l’étude TEM, tandis que l’échantillon non ensemencé, dépourvu de composants fibrillaires mais riche en structures oligomères, continuait à être en phase de nucléation initiale. Des fibrilles amyloïdes ont été observées dans tous les échantillons ensemencés par du peptide S amyloïde.

Les peptides HuPrP liés à la MCJ et Aβ1-42 liés à l’AD ont montré une vulnérabilité aux ensemencements croisés avec les amyloïdes glycoprotéiques SARSCoV-2 S. L’amyloïde Spike532 a considérablement raccourci la période de latence de production d’amyloïde pour HuPrP dans une plus grande mesure que les autres peptides amyloïdes, mais la protéine amyloïde Spike192 n’a pas réduit de manière significative la période de latence.

L’ensemencement de Spike532 a réduit de manière significative de 80 % le délai de latence de la fibrillation de la protéine HuPrP, de 712 à 135 minutes en moyenne. La dilution des graines de pointe par 10 a presque éliminé les capacités d’ensemencement des amyloïdes de la protéine S. Néanmoins, l’amyloïde Spike532 a presque conservé sa capacité à réduire la période de latence, avec seulement une réduction de 10 % de sa capacité par la dilution.

Le mélange de protéines SARS-CoV-2 S à 0,010 mg/mL a réduit la durée du décalage de 6,75 heures à 5,1 heures (25 %). Les fibrilles d’insuline ont considérablement réduit le délai de latence de la fibrillation de la protéine HuPrP, contrairement aux fibrilles de la protéine TTR, du lysozyme et de la protéine Aβ1-42. Les auteurs n’ont pas proposé d’explication mécaniste pour le rapport Aβ1-42/40 plus faible parmi les individus positifs au SRAS-CoV-2, mais l’accumulation d’Aβ1-42 pourrait en être une. Les sept amyloïdes peptidiques SARS-CoV-2 S étudiés ont réduit de manière significative la durée de génération de fibrilles, en particulier dans le cadre d’une réponse déjà rapide et non ensemencée. Spike532 était le plus efficace pour l’ensemencement de HuPrP, tandis que Spike601 était le plus efficace pour l’ensemencement de Aβ1-42.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les fibrilles amyloïdes de la glycoprotéine S du SRAS-CoV-2 S amélioraient préférentiellement et spécifiquement la production de fibrilles amyloïdes de HuPrP et de peptide amyloïde. Les résultats, bien que uniquement in vitro, ont indiqué que l’ensemencement croisé de protéine S et de fibrilles amyloïdes pourrait être impliqué dans le nombre croissant de cas de MCJ, de MA et peut-être d’autres ND à la suite du 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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.