PLSCR1 identifié comme un puissant facteur anti-SARS-CoV-2 dans l’immunité au COVID-19

Dans une étude récente publiée dans Natureles chercheurs ont identifié la fonction anti-syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) de la phospholipide scramblase 1 (PLSCR1), un facteur de restriction cellulaire autonome induit par l’interféron gamma (IFNγ).

Son identification contribuera à améliorer la compréhension de l’immunité protectrice dans la réponse IFN humaine.

L’étude a utilisé à l’échelle du génome des répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées en grappes (CRISPR) – des écrans de la protéine 9 associée à CRISPR de cellules épithéliales pulmonaires humaines et d’hépatocytes exprimant de manière ectopique l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) pour étudier la fonction de PLSCR1 contre le SRAS-CoV vivant -2 avant et après stimulation par IFNγ.

Étude: PLSCR1 est un facteur de défense cellulaire autonome contre l’infection par le SARS-CoV-2. Crédit d’image : AndriiVodolazhskyi/Shutterstock.com

Arrière-plan

Chez de nombreuses plantes, bactéries et animaux, y compris les humains, l’immunité cellulaire autonome aide à combattre les infections virales et autres, par exemple, Shigella flexneri et Mycobacterium tuberculosis. L’IFNγ, une cytokine de type II, est un agent bien connu de mobilisation de l’immunité cellulaire autonome dans la plupart des cellules nucléées.

Ainsi, des études ont montré qu’une expression accrue des IFN de type I et III (IFNαβ et IFNλ) confère une protection contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) chez les adultes et les enfants.

Au contraire, les lésions génétiques de la signalisation IFN et les auto-anticorps IFN de type I et II sont responsables de jusqu’à 20 % des cas critiques de COVID-19. Les cellules T reconnaissent également les vaccins COVID-19 et les variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 (COV) en sécrétant de l’IFNγ.

Jusqu’à présent, la recherche s’est concentrée sur l’utilisation d’anticorps neutralisants (nAbs) comme thérapeutique COVID-19. Des preuves récentes que la thérapie à l’IFNγ a sauvé des patients immunodéprimés atteints de COVID-19 pour lesquels le traitement au plasma convalescent ou au remdesivir a échoué ont incité la communauté des chercheurs à rechercher si l’IFNγ pouvait orchestrer la défense anti-SARS-CoV-2.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé l’hépatome humain Huh7.5 et les cellules A549-ACE2 (imitant les cibles des cellules hôtes dans les voies respiratoires) pour tester la puissance de l’IFNγ dans la restriction de l’infection vivante par le SRAS-CoV-2, ce qu’ils ont confirmé à l’aide de l’ingénierie CRISPR-Cas9 .

Ensuite, ils ont utilisé des écrans de perte de fonction (LoF) à l’échelle du génome pour identifier les facteurs de restriction induits par l’IFNγ qui conféraient cet effet contre le SRAS-CoV-2.

Les chercheurs ont utilisé une bibliothèque d’acide ribonucléique (sgRNA) à guide unique GeCKO version 2.0 pour transduire chaque type de cellule, puis ils ont effectué une sélection de puromycine pour assurer une intégration stable. Cette bibliothèque contenait 122 441 sgRNA couvrant 19 050 gènes.

Ils ont utilisé le SARS-CoV-2 exprimant mNeonGreen (mNG) pour infecter des cellules intégrées à l’ARNsg traitées avec de l’IFNγ humain recombinant. Ensuite, à l’aide du tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), les chercheurs ont séparé les cellules infectées par le SRAS-CoV-2 en populations mNGhigh et mNGlow, où les premières étaient permissives tandis que les secondes étaient restrictives. Ensuite, ils ont effectué un séquençage de nouvelle génération des fréquences sgRNA.

En outre, l’équipe a identifié PLSCR1 identifié quelle étape du cycle de vie du SRAS-CoV-2 et comment il a bloqué l’invasion du coronavirus via une voie de fusion endosomale dépendante de la cathepsine ou une voie de fusion de surface cellulaire dépendante de la sérine protéase 2 transmembranaire (TMPRSS2).

En outre, l’équipe a utilisé un test basé sur un rapporteur split-NanoLuc pour tester la fusion virus-endosome dans le cytosol de la cellule hôte. De plus, ils ont combiné l’imagerie à l’échelle nanométrique avec la mutagenèse des protéines pour identifier les déterminants membranaires nécessaires pour distinguer comment PLSCR1 a entravé la fusion du SRAS-CoV-2.

Résultats et conclusion

L’étude actuelle a eu plusieurs résultats importants. Premièrement, les auteurs ont découvert qu’après exposition à l’IFNγ humain recombinant de type II, les cellules Huh7.5 restreignaient le SRAS-CoV-2 d’une manière dépendante du transducteur de signal et de l’activateur de la transcription-1 (STAT1).

Deuxièmement, le PLSCR1 induit par l’IFNγ a restreint la souche SARS-CoV-2 ancestrale, USA-WA1/2020 ; cependant, il était également efficace contre les COV Delta et Omicron BA.1. Son activité antivirale est restée robuste même contre d’autres coronavirus hautement pathogènes, ayant des chauves-souris et des souris comme hôtes.

Troisièmement, en PLSCR1-cellules knock-out, la fusion cellule-cellule médiée par le pic (S) du SRAS-CoV-2 a augmenté de manière significative, tandis que PLSCR1 la surexpression a réduit cette réponse. Ces observations ont confirmé que PLSCR1 empêchait directement la fusion membranaire déclenchée par la protéine SARS-CoV-2 S.

De même, dans les cellules A549-ACE2, des foyers enrichis en PLSCR1 sont apparus dans les 30 minutes suivant l’infection virale et les particules virales se chevauchaient complètement détectées par les anticorps anti-S. PLSCR1 a agi contre l’entrée du SRAS-CoV-2 et a ciblé l’entrée virale à médiation S.

Curieusement, il a interféré avec l’absorption du SRAS-CoV-2 dans les voies de fusion endocytique et dépendante de TMPRSS2 avant la libération de l’ARN viral dans le cytosol de la cellule hôte, c’est-à-dire à une étape d’entrée tardive. Ainsi, PLSCR1 les mutations pourraient rendre les personnes très sujettes au COVID-19 sévère, comme le confirme un rapport récent.

La modélisation structurelle a prédit que PLSCR1 avait un domaine N-terminal flexible et un barillet β membranaire à 12 brins qui enfouissait l’hélice hydrophobe C-terminale.

Une fois amarré à la membrane plasmique cible par palmitoylation, PLSCR1 a utilisé son baril β C-terminal pour perturber la fusion du virus avec la cellule hôte, appelée blocage fusogène, comme l’a révélé l’analyse de simulation de dynamique moléculaire nanoseconde (MDS).

PLSCR1 occupait probablement des microdomaines de membrane plasmique utilisés par les coronavirus pour diriger des sous-populations distinctes de vésicules du SRAS-CoV-2. Compte tenu de son ancrage palmitoyle, il a opéré sur des membranes à haute et basse courbure (endosome et membrane plasmique) pour inhiber la fusion médiée par S.

Conclusion

Dans l’ensemble, cette étude a fourni un cadre mécaniste pour PLSCR1 dans le blocage de la fusion médiée par le SRAS-CoV-2-S par des coronavirus virulents.

Il met en évidence le barillet β PLSCR1 en tant que déterminant structurel majeur de l’immunité cellulaire autonome contre la grande famille des coronavirus.