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L'étude neuve décrit l'enzyme de SARS-CoV-2 Exon qui introduit la résistance antivirale

Une étude neuve décrit la structure d'une enzyme essentielle actuelle dans le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère, qui est le virus responsable de la maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus. Cette enzyme, qui est connue car le ′ du coronavirus 3 - exoribonuclease de 5 ′ (ExoN), est une enzyme de correction sur épreuves qui élimine les nucléosides incorrects de l'acide ribonucléique (ARN), qui est le matériel génétique de SARS-CoV-2, de ce fait assurant la réplication fidèle du génome viral.

L'introduction des nucléosides pour empêcher l'enzyme ARN-dépendante (RdRp) de polymérase ARN est un mécanisme important des antiviraux tels que le remdesivir ; cependant, la présence d'Exon rend ces médicaments inutiles. Par conséquent, la sous-estimation de la structure d'Exon a pu aider à recenser ou aide dans le développement des molécules inhibitrices pour accélérer éventuel des procédés de découverte de médicaments.

Étude : Base structurelle de la reconnaissance de mésappariement par un SARS-CoV-2 corrigeant sur épreuves l'enzyme. Crédit d'image : creativeneko/Shutterstock.com

Mouvement propre

Jusqu'à présent, il n'y a aucun antivirals efficace contre SARS-CoV-2. Cependant, sa réplication/composé de transcription (RTC) est un objectif prometteur, avec son faisceau de RdRp et d'autres protéines non-structurelles (nsps). Les analogues de nucléotide comme le remdesivir insèrent le nucléotide incorrect dans le génome SARS-CoV-2 afin d'arrêter la réplication ; cependant, cet événement peut être sauvé par l'activité de correction sur épreuves d'Exon.

Cette enzyme, qui est trouvée comme domaine d'Exon de N-terminal de la protéine non-structurelle virale 14 (nsp14), est stimulée par nsp10, qui stabilise également sa structure active de site. Exon décompose également l'ARN bicaténaire viral (ARN à double brin), qui activerait autrement des récepteurs de reconnaissance d'hôte-agent pathogène (PRRs). Ceci contribue aux capacités immunisées d'évasion de SARS-CoV-2.

L'étude actuelle discute le grippement moléculaire des substrats par Exon, ainsi que comment cette enzyme identifie et retire les nucléotides incorrectement insérés ou les analogues dans la boucle neuf de formation d'ARN.

Petits groupes d'étude

Les scientifiques ont employé un substrat d'ARN d'épingle à cheveux connu sous le nom de TSP31 pour explorer l'activité catalytique d'Exon. Ceci a laissé gripper à l'ARN mais pas au clivage d'ARN par l'enzyme.

Utilisant une combinaison de la chromatographie de taille-exclusion (SEC), la microscopie de cryo-électron d'unique-particule (EM), et in silico les méthodes, les chercheurs ont constaté que le composé de nsp10-nsp14-RNA grippe également à nsp8, cependant d'une faible et dynamique façon. Ce grippement introduit le grippement stable de substrat d'ARN qui tient compte du clivage d'ARN par Exon. Il augmente également la dégradation d'ARN par le composé nsp10-nsp14.

Comme facteur courant les composés de RdRp et d'Exon à enzymes, nsp8 semble jouer un rôle essentiel en transférant le substrat d'ARN entre ces molécules. Cependant, plus de travail devra être conduit pour déterminer comment nsp8 rectifie les nucléotides mauvais.

Quand une forme de mutant d'Exon a été étudiée, une partie de l'échantillon a contenu la forme tetramerized du composé de nsp10-nsp14-RNA, qui semble éviter le grippement nsp8.

(a) La superposition nsp10-nsp14 du composé Radars à ouverture synthétique-CoV (bleu de bleuet, APB 5C8U) et du composé de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14-RNA (orange) illustre les modifications conformationnelles des boucles α2-α3 et α4-α5 et une commande des vitesses de 2,6 Å de H268 vers l'ARN sur le grippement de substrat. (b) Structure active de site de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 (GRAMMAGE) - ARN complexe. Ions2+ de Ca, sphères vertes ; l'eau catalytique, sphère rouge. Des résidus de nucléotide en ARN de P-boucle sont indiqués avec l'indice inférieur « P. » +1CP, - 1CP, l'eau catalytique et deux ions actifs en métal de site sont superposés avec leurs densités cryo-FIN DE SUPPORT contournées à 10σ. (c) Structure active de site de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 (E191A) - ARN complexe. Ions2+ de magnésium, sphères vertes. +1CP, - 1CP, et deux ions actifs en métal de site sont superposés avec leurs densités cryo-FIN DE SUPPORT contournées à 7σ.

Mécanisme du grippement de substrat d'ARN

Les chercheurs ont constaté que le grippement du substrat d'ARN au site actif d'Exon SARS-CoV-2 du composé (WT) du wildtype nsp10-nsp14-RNA fait gripper deux ions en métal au centre catalytique. Ceci déclenche d'autres réactions qui complètent le site actif.

La description détaillée des interactions avec l'ARN à double brin propose que l'enzyme mette à jour sa spécificité pour le substrat. En outre, ces petits groupes fournissent l'information sur la structure du substrat relativement à l'autre ARN viral et corrigeant sur épreuves des exons, ainsi que les Radars à ouverture synthétique-CoV prévus Exon.

D'une manière primordiale, tous les exons de coronavirus partagent les mêmes résidus ARN-touchants dans nsp14. Ainsi, ils ont le même mécanisme de reconnaissance de substrat.

(a) Interactions entre SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 Exon et réseau général de l'ARN T35P31. Des résidus de nucléotide en ARN de T-boucle sont indiqués avec l'indice inférieur « T, » des résidus de nucléotide en ARN de P-boucle sont indiqués avec liaisons hydrogènes de l'indice inférieur des « P. » et des ponts en sel sont montrés en tant que traits pointillés gris. Des résidus de interaction de nucléotide et de protéine sont superposés avec leurs densités cryo-FIN DE SUPPORT contournées à 7σ. (b) Interactions entre l'ARN nsp10-nsp14 Exon et T35P31 de SARS-CoV-2 à +1 et - positions de 1 nucleobases. Des liaisons hydrogènes et les ponts en sel sont montrés en tant que traits pointillés gris. le π-π empilant des interactions sont indiqués par les traits pointillés verts. Des résidus de interaction de nucléotide et de protéine sont superposés avec leurs densités cryo-FIN DE SUPPORT contournées à 7σ. (c) La représentation extérieure de SARS-CoV-2 nsp10-nsp14 Exon substrat-grippant la poche montre une ouverture restreinte du côté de T-boucle qui empêche base-appareiller à la position de l'ARN +1 de substrat. Pour la clarté, le domaine de N7-MTase de nsp14 n'est pas montré. (d) Représentation extérieure de domaine de LASV NP Exon. Un substrat entièrement base-appareillé d'ARN à double brin (montré comme bandes dessinées) est lié dans la poche substrat-grippante de LASV Exon. (e) Représentation extérieure de composé d'Escherichia coli ADN Pol III Exon. La poche substrat-grippante étroite permet l'entrée du ssDNA seulement.

D'autres découvertes

Les chercheurs ont constaté qu'un ′ 3 libre - l'OH du substrat d'ARN est essentiel pour la dégradation Exon-assistée de l'ARN. Ceci propose que le ′ 3 - les analogues de nucléotide de deoxy peuvent potentiellement agir en tant que terminateurs efficaces de réseau de RdRp tout en étant résistants à l'excision d'Exon.

Le SARS-CoV-2 Exon s'est également avéré pour recevoir les deux ARN monocatenaire (ssRNA) et substrats d'ARN à double brin, indiquant de ce fait que la rectification de mésappariement in vivo peut fonctionner au moins de deux voies différentes.

Les auteurs ont également observé que l'ARN contenant le monophosphate de remdesivir (RMP), suivant la constitution de l'inhibiteur, pourrait encore être lié par Exon viral. Ceci est conforme à constater que ceci RMP-a mis fin à l'ARN reste vulnérable à l'enzyme, alors que l'absence de l'ExonN augmente sa susceptibilité. D'autres modifications devraient également être explorées.

Quelles sont les implications ?

Cette étude discute comment la rectification de mésappariement se produit pendant la synthèse d'ARN par le SARS-CoV-2. Les auteurs élucident également quelles parties de l'architecture d'enzymes sont exigées pour sa reconnaissance du substrat d'ARN et de l'action catalytique.

Pris ensemble, les auteurs offrent plusieurs suggestions sur l'altération possible qui pourrait être apportée sur la structure de ribose pour éviter la résistance Exon-assistée aux inhibiteurs analogiques de RdRp de nucléotide. Cette information pourrait être particulièrement utile pendant le modèle des inhibiteurs puissants d'Exon qui peuvent être combinés avec des médicaments comme le remdesivir pour une action plus efficace contre SARS-CoV-2.

« Comprenant cette structure et les détails moléculaires de la façon dont les travaux d'Exon peuvent aider à guider le développement ultérieur des antivirals. »

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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