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Un vaccin de la sous-unité SARS-CoV-2 peut offrir une protection plus grande contre le virus

Dans une année du début de la pandémie COVID-19, les scientifiques ont découvert qu'elle est bien plus complexe que prévue. Avec plus de 31 millions de cas et presque million de morts, l'accomplissement de l'immunité de troupeau est toujours loin. En attendant, les centaines d'équipes de recherche travaillent pour trouver un vaccin aussi rapide comme possible, concentré principalement sur la protéine virale de pointe utilisant beaucoup de différentes stratégies.

Une étude neuve par des chercheurs aux Biopharmaceuticals de trèfle et à l'institut de Tsinghua de la recherche biomédicale multidisciplinaire, l'université de Tsinghua et publié dans le bioRxiv* de serveur de prétirage rend compte en septembre 2020 de la structure de cette protéine, comme indiqué par microscopie de cryo-électron (cryoEM).

Critères vacciniques

Pour que n'importe quel vaccin soit couronné de succès, quatre critères doivent être remplis. À savoir, il doit être sûr, efficace, évolutif, et doit être développé rapidement. Les vaccins de sous-unité de protéine contactent les trois premiers, comme expliqué par le papillomavirus humain (HPV) Gardasil vaccinique et le vaccin Shingrix de zona. Toujours, ils prennent un moment très bon d'être produit, faisant fonctionner dans des décennies.

Une grande raison est la difficulté de s'assurer que l'antigène de sous-unité de protéine maintient sa structure très étroitement à la forme indigène dans tout le processus de fabrication. Dans le cas du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère, la protéine de pointe est un antigène de surface trimeric qui est essentiel pour l'entrée virale dans la cellule hôte. Le défi ici est de stabiliser ceci dans la conformation trimeric tout en également introduisant une mutation dans l'antigène viral de sorte qu'il ` gèle' dans la condition de prefusion. Le premier est à l'aide d'un trimère-foldon non-covalent de protéine bactérienne du bactériophage GCN4. Le deuxième est habituellement en évitant le clivage de pointe par une mutation au site de clivage de furin.

Flux de travail Cryo-FIN DE SUPPORT informatique pour le S-Trimère de la TA.
Flux de travail Cryo-FIN DE SUPPORT informatique pour le S-Trimère de la TA.

Technologie de Trimère-Balise

Bien que ces techniques aient été employées au-dessus des décennies de recherche sur des vaccins de VIH et de RSV, il est remarquable que les deux n'aient pas encore fourni un vaccin couronné de succès unique. La recherche actuelle a employé, pour cette raison, une autre route, à savoir, une Trimère-Balise, pour produire des formes de type sauvage (WT) soluble et d'un mutant de site (MT) de furin de S-Trimère dans un bioréacteur avec de grandes puissances de 0.5-1 g/l.

Ceci dépasse les puissances précédemment rapportées d'antigène par trois ordres de grandeur au sujet des protéines de S dérivées par foldon avec une double-Pro mutation, de ce fait prouvant son évolutivité.

La structure de CryoEM du S-trimère montre un ectodomain du résidu 1-1211, protégé par fusible à la région de C-terminal du collagène de type I humain pour former un homotrimer par l'intermédiaire des liaisons disulfide. Les chercheurs avaient l'habitude une protéine de fusion de récepteur de collagène de haut-affinité pour gripper à la Trimère-Balise dans une purification d'affinité installée de sorte que les S-trimères sécrétés aient été presque homogènement purifiés dans une opération.

Un pouvoir infectant plus élevé dû au clivage de Furin

L'analyse de cette protéine indique une protéine métastable du GRAMMAGE S en forme trimeric, partiellement fendue entre le S1 et le S2. Quand la mutation unique a été introduite dans le trimère de la TA S, la protéine est restée intacte. Intéressant, la protéine de Radars à ouverture synthétique-CoV S de GRAMMAGE uncleaved également par la protéase de furin.

Chacune des trois variantes de pointe discutées jusqu'ici a une affinité élevée assimilée à ACE2-Fc à la concentration nanomolar. Les chercheurs commentent que ceci prouve que « le pouvoir infectant beaucoup plus élevé de SARS-CoV-2 est plus susceptible attribué au clivage de furin de la protéine de pointe qui est en grande partie absente dans celle de SARS-CoV-1, » plutôt qu'étant dû à la différence dans leurs affinités respectives du récepteur.

Structure fortement fermée

Les trimères de GRAMMAGE et de TA S sont indiqués pour être les particules homogènes sous la microscopie électronique de souillure négative. La structure interne était claire, et ils ont observé que la Trimère-Balise n'a pas été vue dans la structure moléculaire à cause de la souplesse du lieur. Le lieur est la séquence qui joint le soluble S au C-prodomain de la molécule de collagène.

Ils ont également constaté que les domaines de RBD dans chacun des trois protomers étaient dans en baisse la conformation, à la différence de celui de la protéine précédemment observée de S avec une double-Pro mutation. Sur le cadrage des domaines S2, ils ont constaté que chacun des trois domaines S1 a changé de vitesse vers l'axe triple relativement à leur position dans la structure de S-2P. Ceci a mené à une structure fortement fermée.

Les interactions acides de PS80/Fatty stabilisent la condition fermée

D'autre part, il y avait de densité inattendue dans le domaine de N-terminal et le RBD du domaine S1. L'ancien était vraisemblablement dû à la présence du détergent PS80, enterrée profondément dans les résidus hydrophobes de poche tandis que quelques résidus hydrophiles de la protéine de pointe forment des liaisons hydrogènes avec le groupe d'hydroxyle PS80.

La nature oblongue de la densité de fin de support dans le RBD a proposé qu'elle puisse être due à l'acide oléique ou linoléique dans le milieu de culture. La caractéristique de haute qualité de mappage de fin de support permet à chacun des deux acide de molécules (P80 et l'oléique ou linoléique) d'être bien inséré dans la densité de ces domaines, et leur identité a été confirmée par analyse de spectrométrie de masse. Ainsi, PS80 prête probablement la stabilité et la commande aux boucles désordonnées de NTD.

L'acide oléique dans la poche hydrophobe du RBD est lié par l'intermédiaire d'un pont en sel au protomer adjacent, de sorte que les deux domaines de RBD viennent dans la grande proximité entre eux, représentant la conformation fermée.

Condition fermée de faveur acide de conditions

Le trimère de S est stable dans des conditions acides, comme confirmé par une apparence plus homogène de ces particules à un pH de 5,5 comparés au pH physiologique. Cependant, à ce pH, le NTD aussi bien n'a pas été vu en TA S comme dans le trimère du GRAMMAGE S.

Les chercheurs ont observé un élément de contact, qui ils le contact appelé 2 de pH, dans le C-terminal domain-1. Dans la structure de la TA, ceci a subi le réarrangement structurel dépendant du pH. À un pH acide, il forme une structure de répétition hélicoïdale, alors qu'il était désordonné au pH physiologique.

On le pense que c'est parce que le protonation se produit à de pH faible. Ceci a comme conséquence des interactions hydrophobes au lieu de l'agencement désordonné plus tôt, avec un agencement de répétition commandé.

Ce motif structurel contacte le contact 1 de pH du protomer voisin et stabilise le trimère dans une condition fortement fermée, où chacun des trois RBDs est également dans la grande proximité entre eux. Cette observation est supportée par des études plus tôt et indique que le changement de la conformation de la TA contre la protéine trimeric du GRAMMAGE S est déclenché par le changement du pH plutôt que la mutation de clivage de furin.

Les faveurs de D614G ouvrent la conformation de RBD

De façon générale, pour cette raison, les chercheurs ont trouvé trois conditions de la protéine de S. Ceci comprend une condition fortement fermée, une condition desserré fermée, et une condition ouverte, avec le passage dès le début à l'État tiers par l'intermédiaire du contact conformationnel ou de pH, aussi appelé la région proximale de fusion-peptide (FPPR), qui est hautement commandée.

On l'a observé que la mutation de D614G devient dominante partout il apparaît en raison de son pouvoir infectant accru. Le D614 est responsable de la formation de pont en sel concernant un résidu dans la conformation fortement clôturée de RBD à la région de contact. Pour que ceci s'ouvre, il doit subir une modification marquée à un agencement désordonné.

Quand la mutation de D614G se produit, ce pont en sel n'est plus formé. La modification entraîne un basculement du résidu qui a ancien agi l'un sur l'autre avec le pont en sel de sorte qu'en sa position neuve, elle agisse l'un sur l'autre avec d'autres résidus sur le CTD1. Le résultat est une commande des vitesses de haut en bas du S1 relativement au S2. Le mouvement de haut en bas final du domaine CTD1 a comme conséquence la conformation ouverte du RBD qui lui permet de gripper au récepteur de la cellule hôte ACE2.

Implications

Les chercheurs dans cette étude avaient l'habitude la Trimère-Balise pour produire du type sauvage (WT) et des variantes trimeric de protéine (MT) de pointe de mutant de site de furin. Ils ont examiné les deux structures des protéines avec le cryoEM. Ils ont constaté que les deux sont dans une conformation fortement clôturée, mais structurellement elles sont presque identiques à la protéine intégrale de pointe de GRAMMAGE une fois conçues dans une solution contenant un détergent.

Les chercheurs précisent que c'est la première fois une structure cryo-FIN DE SUPPORT a été décrite pour la protéine de trimère du GRAMMAGE S sous la forme métastable soluble. L'intégrité structurelle de la protéine décrite tient compte pour que des candidats vacciniques soient développés a basé sur la protéine de trimère de pointe de GRAMMAGE plutôt que, en tant qu'ancien, la mutation de clivage de furin variable ou la variante de S-2P.

Ceci devrait être associé à une protection plus grande et à une efficacité vaccinique plus grande. Les chercheurs disent, la « technologie de Trimère-Balise qui a été prouvée ici pour pouvoir produire rapidement de grandes quantités d'antigène comme indigène de S-Trimère, peuvent offrir une technologie de plate-forme pour la mise au point de vaccin de sous-unité pour les virus ARN enveloppés qui emploient les antigènes trimeric omniprésents pour envahir des cellules hôte. »

Les chercheurs disent qu'ils ne sont pas sûrs si le site de clivage de furin en cette structure est fendu ou intact, pas pourraient ils éliminer d'autres conditions conformationnelles dans l'échantillon de GRAMMAGE. En dépit de ceci, ils disent que le trimère purifié du GRAMMAGE S est en grande partie dans une condition de prefusion, alors que la protéine intégrale de pointe de GRAMMAGE s'avère pour adopter les conditions pre-- et de goujon-fusion en présence du détergent.

L'exposition préclinique d'études ce candidat vaccinique peut induire rapidement des hauts niveaux des anticorps de neutralisation, avec une réponse immunitaire cellulaire avantageuse de Th1-skewed dans les rongeurs et les primates. Ce dernier a été également complet protégé contre l'infection SARS-CoV-2 après immunisation. Un tel vaccin de sous-unité maintenant est examiné dans les tests cliniques.

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. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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