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Inhibiteur neuf de traduction de l'ARN SARS-CoV-2

Pendant que la recherche du coronavirus efficace de syndrôme respiratoire aigu sévère 2 inhibiteurs (SARS-CoV-2) continue, une étude récente des chercheurs d'École de Médecine d'Université de Yale publiés sur le bioRxiv* de serveur de prétirage indique en octobre 2020 l'effet inhibiteur du merofloxacin de médicament sur le décalage pendant la réplication SARS-CoV-2. C'est un épreuve-de-concept important qui supporte le potentiel pour viser PRF −1 comme traitement antiviral efficace dans cette pandémie ainsi que contre d'autres bêta-coronaviruses.

Traduction et décalage d'ORF1ab

SARS-CoV-2 grippe à la cellule hôte par l'intermédiaire de sa protéine de pointe et commence à reproduire afin de déterminer l'infection. La traduction des protéines virales commence de l'éclat d'ORF1ab, qui est de loin le plus grand, étant plus de kb 21 long, et comportant 2/3 du génome monocatenaire de totalité.

Elle code un polyprotein, qui est alors fendu dans 16 protéines nonstructural (nsp) par l'action de deux protéases. Beaucoup de protéines sur la deuxième moitié du jeu de polyprotein par fonction indispensable dans la transcription et la réplication virales. Ceci comprend nsp12, une polymérase ARN ARN-dépendante (RdRp), hélicase d'ARN (Hel/nsp13), et un exoribonuclease de correction sur épreuves, notamment.

La traduction d'ORF1b, le 3' côté d'ORF1ab, exige d'un déphasage de se produire dans tous les coronaviruses. Quand les ribosomes atteignent la fin d'ORF1a, certains d'entre eux le besoin de déménager le sens rétrograde par un nucléotide. C'est le déphasage ribosomique programmé par -1 (- 1 PRF).

Après ce déphasage, ils continuent à traduire le reste du cadre ouvert de lecture dans le cadre de lecture -1 neuf jusqu'à ce que le grand polyprotein de totalité ait été traduit. Sinon, ils obtiendront bientôt à un codon non-sens dans les 0 bâtis, qui finira la traduction prématurément. Ceci désactivera la réplication virale.

Un écran de haut-débit recense des modulateurs de PRF de SARS-CoV-2 −1.
Un écran de haut-débit recense des modulateurs de PRF de SARS-CoV-2 −1.

Structures de FSE

La région de PRF −1 s'avère souvent pour contenir une séquence glissante de 7 nucléotides (UUUAAAC dans SARS-CoV-2) et une structure secondaire stable en aval cette des fonctionnements comme élément déphasage-stimulant (FSE). Ce ce dernier provoque des pauses brèves dans le mouvement en avant du ribosome, accordant l'heure d'ARNt de réaliser l'alignement correct en ce qui concerne la séquence glissante. Ceci est en partie exigé pour le décalage ribosomique programmé par -1 (PRF).

Un FSE courant est le pseudoknot d'ARN. Dans Radars à ouverture synthétique-CoV, SARS-CoV-2, et d'autres betacoronaviruses, on le pense que peut-être un pseudoknot de trois-cheminée peut agir en tant que FSE. Cette structure n'est pas très courante dans l'hôte ARNm. Elle est, pour cette raison employé souvent vérifier l'effet de perturber expressément l'expression du gène virale, comme par les mutations et les médicaments qui empêchent PRF -1.

Ceci a été expliqué dans la réplication de VIH, par un inhibiteur exogène de PRF -1 et par des indices indiquant que ce fait partie de la réaction antivirale de l'hôte.

Merofloxacin empêche la réplication SARS-CoV-2

Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont recensé le merofloxacin antibiotique de fluoroquinolone par l'examen critique de haut-débit pour des inhibiteurs de PRF −1 de SARS-CoV-2. Ils montrent cette incubation avec cette réplication SARS-CoV-2 supprimée par composé en cellules de Vero.

Bien que l'ivermectin ait été également inhibiteur de PRF A-1, il a eu des effets de cytotoxicité, à la différence du merofloxacin, qui a seulement des effets cytostatiques modestes même aux hauts niveaux. C'est un inhibiteur spécifique de PRF du betacoronavirus -1, à la différence d'autres fluoroquinolones qui manquent de cette activité. Ceci propose que les groupes structurels à certains sites spécifiques puissent être responsables de l'inhibition de déphasage.

Puisque le FSE de la séquence Radars à ouverture synthétique-CoV est presque identique à celui de SARS-CoV-2, le merofloxacin empêche 1 - déphasage dans les deux presque également. La concentration inhibitrice moitié-maximale (IC50) est le μM ~20, qui est supérieur à l'inhibition de 25% produite par un autre inhibiteur SHFL appelé.

Merafloxacin est un inhibiteur spécifique de betacoronavirus FSEs, mais pas d'autres coronaviruses ou d'autres virus courants. D'autres coronaviruses saisonniers ont une structure plus élaborée de pseudoknot, à la différence du pseudoknot de 3 cheminées des betacoronaviruses.

L'inhibition de Merofloxacin résiste à des mutations d'évasion

Les chercheurs ont également constaté que l'inhibition merofloxacin-induite de déphasage persiste en dépit des mutations dans le génome viral. Des virus ARN sont connus pour avoir un taux de mutation rapide, certains dont peut rendre le virus résistant à l'agent antiviral. L'étude a compris des mutations déjà connues pour exister dans le virus.

Ils ont trouvé très peu de mutations dans la séquence de FSE, qui doit être prévue à la lumière de l'importance grande de PRF -1 à la réplication virale. Parmi 20 mutations dans cette région, aucune moins de 16 se sont produits seulement une fois. Des autres quatre, deux sont dans la cheminée 1, et un dans la cheminée 2 et 3.

Être sur la cheminée, aucun de ces derniers a pu avoir comme conséquence un changement de la structure de trois-cheminée du pseudoknot. Cependant, les chercheurs ont constaté que l'inhibition de PRF -1 par merofloxacin s'est produite avec toutes ces variantes sans perte d'efficacité.

Procédant à partir de ces mutations déjà existantes qui n'ont pas changé la structure de pseudoknot, ils ont alors exploré l'effet d'autres mutations qui ont touché à la structure. Ils ont constaté que ceux-ci ont entraîné une réduction de décalage de 10% à 77%, selon leur perturbation. Une des la plupart des réductions significatives a été provoquée par une mutation dans l'uridine impaire unique, indiquant qu'elle a un fonctionnement inconnu. Les deux cette mutation, U13485, et les G13486 suivants sont complet économisés parmi les coronaviruses humains.

Bien que ces mutations produisent d'un large éventail de perturbations structurelles, l'inhibition du déphasage produite par le merofloxacin agissant sur toutes ces variantes est demeurée presque la même. Ceci indique que cette action persiste, et il est peu susceptible apparaître des mutations d'évasion.

L'inhibition de déphasage entrave la réplication SARS-CoV-2

Les chercheurs ont alors examiné l'effet de l'inhibiteur sur la réplication virale. Ils ont constaté que le merofloxacin a empêché la réplication de la concentration la plus inférieure du μM 1,25, à laquelle la concentration efficace moitié-maximale (EC50) était le μM 2,6. Quand la concentration en médicament a été élevée au μM 40 ou ci-avant, le virus est devenu indétectable. La goutte dans la puissance virale a été presque exponentiellement liée à l'inhibition de PRF -1. Ceci indique que le régime de la réplication du virus dépend du rendement de déphasage.

Implications et orientations futures

Le FSEs des coronaviruses sont très efficace, et cette étude explore la mesure à laquelle cet attribut associe à la viabilité virale à l'aide d'un inhibiteur neuf recensé de déphasage. Les chercheurs décrivent les résultats : « La relation proche-exponentielle entre le titre viral et le rendement de PRF −1 indique un modèle simple dans lequel la traduction d'ORF1b fixe la limite du taux de croissance SARS-CoV-2. »

Ceci justifie le développement des inhibiteurs de PRF −1 pour contrarier effectivement l'accroissement SARS-CoV-2 et d'autres virus ARN du même type de PRF. Plus de recherche reste à effectuer pour élucider le mécanisme de l'inhibition de PRF -1 par merofloxacin.

D'autres explications possibles

Les résultats ont pu également être expliqués par le besoin absolu du PRF très efficace de réaliser la bonne corrélation stoechiométrique entre les enzymes de composé de réplication. La perte de ce reste en réduisant ou en augmentant le rendement de PRF -1 par même influence un peu l'accroissement viral sévèrement.

Une autre possibilité est que les petites réductions de chacune des enzymes régime-limiteuses traduites du composé de replicase-transcriptase s'accumulent pour entraîner une réduction marquée de réplication virale.

Elle pourrait être due au grippement direct du FSE, touchant à la stabilité du pseudoknot et diminuant de ce fait la pause nécessaire du ribosome qui est exigé pour le décalage. Une autre vue est que ce grippement s'entretient stabilité supplémentaire au pseudoknot de sorte que les ribosomes obtenants soient coincés trop longtemps, se heurtent ou doivent s'aligner, tout touchant au procédé sans heurt d'allongement de traduction.

D'autres possibilités comprennent la stabilisation d'une conformation incorrecte de FSE, qui exclut le décalage. De telles structures ont été récent expliquées en cellules infectées par le virus. Si le merofloxacin s'avère pour agir l'un sur l'autre avec un ou plusieurs de telles structures improductives, il pourrait réduire le rendement de FSE par la fraction plus petite donnante droit de RNAs productif.

En conclusion, le merofloxacin peut agir sur les facteurs modulatory d'hôte qui agissent sur le déphasage inverse, tel que les hélicases d'ARN d'hôte, qui pourraient participer au déploiement de pseudoknot après le PRF -1 mais avant la prolongation de la traduction. Des fluoroquinolones sont connues pour viser des topoisomérases bactériennes d'ADN. Davantage d'étude indiquera les enzymes analogues dans des organismes plus élevés, y compris des analogues d'ARN.

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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