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L'étude indique comment la protéine SARS-CoV-2 essentielle peut être stabilisée et écaillée pour la production

Un organisme de recherche de l'Université du Texas dans Austin a décrit une production élevée de puissance d'une protéine stabilisée de pointe du coronavirus 2 de syndrôme respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) (S-protéine) qui peut accélérer le développement des vaccins et des tests diagnostique. Cet article méthodologique de « exploit » est actuellement disponible sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.

La pandémie de la maladie de coronavirus (COVID-19), provoquée par le virus SARS-CoV-2, a eu comme conséquence des efforts de recherche expédiés pour développer des approches, des demandes de règlement, et des vaccins diagnostiques pour atténuer cette urgence globale de santé vite.

Un objectif clé de la plupart de ces efforts est la S-protéine du virus - une grande protéine trimeric de fusion de la classe I qui est métastable (c.-à-d., sensible à de petits bruits) et quelque peu encombrante pour produire recombinantly dans les grands nombres.

Déchiffrement de la S-protéine

En un mot, la S-protéine grippe à un récepteur de cellules et incite l'entrée de cellules par l'intermédiaire de la fusion de l'hôte et des membranes virales. Le récepteur SARS-CoV-2 primaire est l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) omniprésent exprimée en myriade d'organes humains et de cellules.

La sous-unité S1 de S-protéine contient le domaine récepteur-grippant (RBD), qui identifie le récepteur. Par la suite, la sous-unité S2 négocie la fusion de membrane et a un site complémentaire de clivage de protéase. Après que RBD grippe à ACE2, S2 permute et devient hautement stable.

Cependant, une conformation stabilisée des protéines de fusion de la classe I est hautement désirable pour la mise au point de vaccin, parce qu'on le trouve sur les virions infectieux et les molécules de la surface de visualisations qui peuvent être visées par des anticorps pour éviter le procédé d'entrée.

La recherche précédente a prouvé que la stabilisation de prefusion a une tendance d'augmenter l'expression recombinée des protéines virales, principalement en bloquant le procédé misfolding qui provient d'une tendance de prendre une structure plus stable de postfusion.

C'est pourquoi les scientifiques de l'Université du Texas chez Austin aux Etats-Unis ont décidé d'employer le modèle basé sur structure afin d'augmenter la stabilité et la puissance de l'ectodomain de la pointe SARS-CoV-2 dans la conformation avant la fusion.

Les remplacements exemplaires pour SARS-CoV-2 clouent la stabilisation. Vue de côté de l
Les remplacements exemplaires pour SARS-CoV-2 clouent la stabilisation. Vue de côté de l'ectodomain trimeric de la pointe SARS-CoV-2 dans une conformation de prefusion (identification d'APB : 6VSB). Les domaines S1 sont montrés comme surface moléculaire transparente. Le domaine S2 pour chaque protomer est montré comme tableau de bande. Chaque vignette correspond à un de quatre types de modifications de pointe (proline, pont en sel, bisulfure, obturation de cavité). Des chaînes latérales en chaque vignette sont montrées en tant que sphères rouges (proline), bâtons jaunes (le bisulfure), bâtons rouges et bleus (pont en sel) et sphères oranges (obturation de cavité).

modèle basé sur structure des variantes de protéine

Pour atteindre cet objectif, cet organisme de recherche conçu plus de cent structure-a guidé des variantes de S-protéine, selon la structure précédemment déterminée de la pointe du prefusion SARS-CoV-2 par microscopie électronique cryogénique.

Elles se sont fondamentalement concentrées sur concevoir la sous-unité S2, puisqu'elle passe par refolding de grande puissance pour lisser la fusion de membrane. Une des stratégies utilisées était l'introduction des liaisons disulfide dans une région qui modifie la conformation avant et après la fusion.

Différentes stratégies ont été utilisées pour améliorer la stabilité de protéine sans influencer le pli général. Après ce, la faisabilité de la production à grande échelle dans lignées cellulaires variées a été essayée pour les modifications les plus performantes.

De forte stabilité avec l'antigénicité préservée

La caractérisation structurelle, biophysique, et biochimique des variantes de protéine a recensé les différents remplacements divers qui ont augmenté la stabilité et les puissances de protéine.

La meilleure variante a été nommée HexaPro et contenue six remplacements avantageux de proline, menant à l'expression plus élevée de dix fois si comparée à son élément parental. En outre, il pouvait supporter la contrainte due à la chaleur, les cycles gel-dégel multiples, ainsi que le stockage à la température ambiante.

Quand la structure de HexaPro a été évaluée avec la microscopie électronique cryogénique à haute résolution, on l'a confirmé qu'il maintient la conformation de pointe de prefusion. Toutes ces découvertes ont révélé des pointes de HexaPro comme tactique plutôt prometteuse parmi des candidats de vaccin de sous-unité.

Structure cryo-FIN DE SUPPORT de haute résolution de HexaPro. (a) Plan de densité de fin de support de HexaPro trimeric. Chaque protomer est montré dans une couleur différente ; le protomer représenté dans le blé adopte la conformation de RBD-up. (b) Cadrage d
Structure cryo-FIN DE SUPPORT de haute résolution de HexaPro. (a) Plan de densité de fin de support de HexaPro trimeric. Chaque protomer est montré dans une couleur différente ; le protomer représenté dans le blé adopte la conformation de RBD-up. (b) Cadrage d'un protomer de RBD-down de HexaPro (bande verte) avec un protomer de RBD-down de S-2P (bande blanche, identification d'APB : 6VSB). (c) Vue changée de plan des quatre remplacements de proline seuls à HexaPro. Le plan de densité de fin de support est montré comme surface transparente, différents atomes sont montrés comme bâtons. Les atomes d'azote sont bleu coloré et les atomes d'oxygène sont rouge coloré.

Vers le modèle vaccinique de la deuxième génération

« Dans notre ensemble de données cryogénique de microscopie électronique de HexaPro, nous avons observé un tiers des particules dans une conformation de two-RBD-up, » expliquons des auteurs d'étude la découverte principale de leur papier de prétirage de bioRxiv.

Et en effet, ceci n'avait pas été précédemment observé pour les pointes SARS-CoV-2 - jusqu'à ce qu'une structure récente d'une pointe modifiée contenant quatre remplacements hydrophobes était déterminée, qui ont porté le sous-domaine 1 plus près de la sous-unité S2.

« Nous présumons que le S2 plus stable dans HexaPro nous a permis de capter cette conformation relativement instable qui peut transitoirement exister avant le déclenchement et la dissociation du S1 », dit des auteurs d'étude.

En conséquence, les pointes de HexaPro peuvent également améliorer l'ADN ou les vaccins basés sur ARNm en produisant plus d'antigènes selon la molécule d'acide nucléique, améliorant, consécutivement, l'efficacité à la même dose, ou en préservant l'efficacité aux doses inférieures.

En conclusion, les auteurs ont mis en valeur un circuit clair vers le niveau industriel de la production afin de satisfaire la demande globale de cette protéine SARS-CoV-2 pivotalement. Leur travail facilitera assurément la production des pointes de prefusion pour des nécessaires de test diagnostique et des vaccins de sous-unité, avec des implications potentiellement grandes pour le modèle vaccinique de la deuxième génération.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Dr. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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