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L'optimisation de fréquence de codon montre à SARS-CoV-2 le potentiel antiviral

Une étude entreprise par des chercheurs à l'université de l'Etat d'Ohio et à l'École de Médecine de Grossman d'université de New York aux Etats-Unis, a indiqué que l'optimisation du codon pour l'expression bactérienne entraîne la production d'une protéine non-structurelle 12 (Nsp12) d'enzymes inactives, une sous-unité catalytique de polymérase ARN ARN-dépendante du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère. L'étude est actuellement disponible sur le serveur de prétirage de bioRxiv*.

Mouvement propre

SARS-CoV-2, l'agent pathogène causal de la pandémie de la maladie 2019 de coronavirus (COVID-19), est un monocatenaire, virus ARN de positif-sens avec une taille de génome du kb environ 30. En plus de coder les protéines de structure immunogènes telles que la pointe, la membrane, nucleocapsid, et enveloppent des protéines, le génome de SARS-CoV-2 code plusieurs protéines non-structurelles (Nsps) qui sont exigées pour la réplication virale et l'expression du gène. En état d'une façon minimum actif, la polymérase ARN ARN-dépendante (RdRp) de SARS-CoV-2 comporte Nsp12, Nsp7, et Nsp8.

Dans l'étude actuelle, les scientifiques ont réalisé une analyse structurelle et fonctionnelle en profondeur de SARS-CoV-2 RdRp.

Observations importantes

Les scientifiques ont utilisé une plate-forme d'expression d'Escherichia coli pour épurer les protéines essentielles et pour évaluer les détails mécanistes de RdRp. Ils ont observé que RdRp s'est réuni avec Nsp12 épuré reste en grande partie inactif. Avec l'analyse approfondie, ils ont identifié que le recodage de Nsp12 est la raison principale pour ceci à basse altitude de l'activité de RdRp.

Tout en vérifiant la raison du niveau d'activité réduite, ils ont observé que l'activité enzymatique de Nsp7-Nsp8-Nsp12 demeure très inférieure sur différentes matrices, telles que l'échafaudage optimal d'épingle à cheveux. Après avoir à fond vérifié les conditions de procédé et de réaction de purification, ils ont retiré la sa10 balise qui est fixée avec Nsp12 pour la purification. Cependant, le démontage de sa10 balise n'a pas augmenté l'activité enzymatique.

En outre, ils ont présumé que la réduction du niveau d'activité de RdRp peut se produire en raison de la protéine recombinée misfolding. N'importe quel changement de l'ARNm de codage a pu être une cause potentielle d'activité enzymatique inférieure. Pendant la production de Nsp12 utilisant une plate-forme d'expression d'Escherichia coli, la séquence de codon de Nsp12 est généralement modifiée pour apparier l'usage de codon de l'hôte. C'est une pratique courante malgré le fait que même un remplacement unique de codon peut de manière significative modifier le fonctionnement de protéine.

Pour vérifier leur hypothèse, ils ont entrepris une suite d'expériences et ont observé que RdRp s'est réuni avec Nsp12 actif a un niveau sensiblement plus de forte activité que cela assemblé avec Nsp12 épuré. Concernant la protéine misfolding, ils ont observé la différence structurelle significative entre l'active et ont épuré Nsp12 en termes d'accessibilité à plusieurs domaines de RdRp.

L'analyse comparative de l'équipe a indiqué qu'il y a deux régions avec les boîtiers rares de codon dans le Nsp12 actif, mais pas dans Nsp12 épuré. Les codons rares sont nécessaires pour faire une pause le ribosome et pour assurer le repliement des protéines correcte. En construisant les protéines chimériques en remplaçant ces régions de Nsp12 actif par des régions correspondantes de Nsp12 épuré, ils ont observé qu'une protéine chimérique avec 350-435 codons dérivés de Nsp12 épuré est non fonctionnelle.

Ces observations proposent que la traduction correcte de la région 350-435 soit un préalable à l'activité Nsp12 et à l'interaction Nsp7-Nsp12 optimales, qui est consécutivement essentielle pour le fonctionnement correcte de RdRp.

Avec davantage d'analyse de la structure, les scientifiques ont remarqué une variation entre l'active et ont épuré Nsp12 dans le pliage du domaine de NiRAN, qui est exigé pour le grippement de nucléotide. Les scientifiques ont ainsi proposé que cette variation du repliement des protéines pourrait être responsable de la différence dans l'active et les activités Nsp12 épurées. Utilisant la tension d'Escherichia coli avec la protéine ribosomique mutée S12, ils ont observé qu'une traduction atténuée peut potentiellement faciliter le pliage correcte de Nsp12.

Signification d'étude

L'étude indique que l'optimisation de fréquence de codon (recodage) de Nsp12 ARNm à l'expression de la protéine bactérienne de support peut mener à la protéine misfolding, qui consécutivement peut de manière significative réduire l'activité de SARS-CoV-2 RdRp. La présence des codons rares dans les ARNm est essentielle pour le repliement des protéines.

En d'autres termes, l'étude propose que la traduction d'un ARNm sous-optimisé puisse mener au rétablissement d'un RdRp très actif, et ces découvertes sont particulièrement précieuses pour des études fonctionnelles, pour le développement des plates-formes bactériennes appropriées d'expression, et d'une manière primordiale, pour l'identification des inhibiteurs nouveaux de RdRp.

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. Sanchari Sinha Dutta

Written by

Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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