Une étude récente publiée sur le bioRxiv* Le serveur de préimpression a exploré la diversité du bouclier glycane des sarbecovirus, approfondissant les connaissances pour développer des vaccins pan-coronavirus à large gamme.
Arrière plan
Les différentes épidémies de coronavirus, depuis l’épidémie de coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-1) en 2003 jusqu’à la dernière pandémie de coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2) en 2020, ont souligné l’importance des vaccins dans limiter la gravité de ces maladies zoonotiques. De nombreux vaccins développés pour lutter contre la pandémie de COVID-19 ciblaient la glycoprotéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 et s’appuyaient sur les connaissances existantes sur la structure des protéines et les techniques d’ingénierie des protéines.
Les Sarbecovirus appartiennent à la Bêtacoronavirus genre et comprennent le SARS-CoV-1 et le SARS-CoV-2. De nombreux sarbecovirus présentant une grande similitude avec le virus SARS-CoV-2 circulent dans diverses populations animales, telles que les chauves-souris et les pangolins, et présentent un risque élevé de zoonose. Comprendre les similitudes et les différences du bouclier glycane de divers sarbecovirus aiderait à développer des vaccins pour lutter contre un large éventail de sarbecovirus.
À propos de l’étude
La protéine S, qui permet au virus de pénétrer dans la cellule hôte, subit diverses modifications à l’intérieur de la cellule hôte telles que le clivage protéolytique, la maturation et la glycosylation N-liée. Les principaux composants de la protéine S comprennent un domaine N-terminal (NTD), un domaine de liaison au récepteur (RBD) et un domaine C-terminal transmembranaire, ainsi que le peptide de fusion et les répétitions heptad 1 et 2. Le clivage protéolytique sépare le Protéine S en S1 (NTD et RBD) et S2. Environ un tiers de la masse de la protéine S est constitué de glycanes N-liés, qui jouent un rôle important dans le repliement correct et la stabilisation de la protéine. Les glycanes N-liés jouent également un rôle majeur dans la neutralisation des épitopes d’anticorps, et les glycanes N-liés modifiés, tels que les glycanes N-liés de type oligomannose, contribuent à la densité du bouclier glycane.
Dans cette étude, les chercheurs ont sélectionné 78 sarbecovirus qui partagent des séquences similaires avec le SARS-CoV-2 et ont étudié les sites de glycosylation N-liés conservés et variables. Pour explorer la variabilité du bouclier glycane, ils ont sélectionné 11 gènes de protéine de pointe du sarbecovirus et introduit des mutations similaires à celles utilisées dans les vaccins actuels contre le SRAS-CoV-2.
Les trimères solubles de type natif des protéines S produites ont ensuite été purifiés et analysés par spectrométrie de masse par chromatographie liquide. Des aliquotes de glycoprotéines de pointe ont également été soumises à de la trypsine, de la chymotrypsine et de la protéase alpha-lytique pour étudier l’état de traitement des glycanes de chaque site. Ils ont ensuite modélisé les sites glycanes N-liés sur des modèles structuraux des sarbecovirus pour étudier l’environnement tridimensionnel de ces sites.
Résultats
La comparaison des sites glycanes N-liés de divers sarbecovirus avec ceux du SRAS-CoV-2 a révélé que certains sites de glycosylation étaient hautement conservés tandis que d’autres étaient très variables. Les chercheurs ont découvert que toutes les souches contenaient des régions hautement conservées sur la sous-unité S2. La plupart des souches contenaient également des sites conservés sur un site riche en glycanes de type oligomannose et deux sites sur le SARS-CoV-2 RBD.
Les sites divergents ont été trouvés sur ou à proximité du RBD, et ont également présenté un traitement restreint des glycanes. Des variantes ultérieures du virus SAR-CoV-2 ont montré que le RBD est soumis à une pression de sélection immunitaire et que la liaison des anticorps est considérablement réduite avec seulement quelques mutations régionales. Les résultats indiquent que les boucliers de glycanes sont largement conservés et jouent un rôle dans le maintien de la structure et de la fonction de la protéine S. Cependant, la détermination des états de traitement des glycanes a révélé qu’ils étaient très variables, malgré la conservation de nombreux sites de glycosylation liés à N dans tous les sarbecovirus. Les chercheurs ont également déduit que le bouclier de glycane autour du RBD de tous les sarbecovirus analysés est clairsemé.
conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que la plupart des sites de glycosylation liés à N étaient conservés dans plusieurs clades de sarbecovirus. Les variantes du SRAS-CoV-2 ont présenté une variabilité dans les régions N-terminales, la variante gamma contenant un site de glycosylation (N20) non trouvé dans la souche originale de Wuhan, mais trouvé dans deux autres sarbecovirus. De plus, la région S2 de la protéine contenait de nombreux sites conservés et exprimait de faibles niveaux de glycanes de type oligomannose. Certaines régions qui expriment une grande variabilité en termes de traitement des glycanes se sont révélées être des sites hautement conservés, indiquant une hétérogénéité.
L’étude fournit de nouvelles informations sur les régions cibles potentiellement nouvelles de la glycoprotéine de pointe pour le développement de vaccins à large spectre contre les sarbecovirus. Il met également en évidence les régions très variables du RBD, indiquant les pièges potentiels du développement de vaccins ciblés sur ces sites.
Avec le rythme rapide auquel les variants du SAR-CoV-2 ont émergé, combiné à la découverte de divers sarbecovirus hautement similaires circulant dans la nature et étant des pathogènes zoonotiques potentiels, il est urgent de développer un vaccin pan-coronavirus. Alors que les chercheurs ont mentionné que les anticorps générés sur ces sites cibles conservés n’ont pas la puissance des anticorps spécifiques au RBD, l’étude souligne l’importance et le potentiel d’exploration des régions conservées pour la conception de vaccins.
*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.
