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Une plate-forme cryo-corrélative de multi-écaille à l'image SARS-CoV-2 en cellules de Vero

Le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère, qui est le virus responsable de la maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus, est un virus positif-échoué hautement infectieux d'acide ribonucléique (ARN) appartenant à la famille Coronaviridae. Parmi des virus ARN, les coronaviruses contiennent le plus grand génome et sont associés aux procédés complexes de réplication.

La complexité de la réplication de coronavirus est parce que ce procédé comporte la commande des vitesses de bâti glissant, pendant laquelle le replicase saute et des duplex multiples d'ARN sont produits. Coronaviruses développent également de nombreux compartiments de membrane pour protéger leurs composantes virales, qui augmente le rendement de réplication et aide ces virus à éluder la reconnaissance immunisée innée.

Étude :  La cryo-représentation corrélative de multi-écaille dévoile l'ensemble SARS-CoV-2 et la sortie. Crédit d'image : CROCOTHERY/Shutterstock.com

Les protéines de structure de SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 se compose de quatre protéines de structure différentes, qui comprennent la pointe (s), la membrane (m), l'enveloppe (e), et les protéines du nucleocapsid (n). Le fonctionnement primaire de la protéine de S, qui se compose des domaines S1 et S2, est de négocier l'entrée du virus dans la cellule hôte.

L'infection SARS-CoV-2 concerne deux opérations de pré-fusion et de goujon-fusion. Considérant que la pré-fusion concerne les sous-unités S1 et S2, ce dernier concerne seule la sous-unité S2.

Le rôle principal de la protéine de SARS-CoV-2 N est encapsulant et protégeant le génome viral. La protéine d'E est la plus petite protéine de structure et agit en tant que canal ionique. Pour finir, la protéine de la transmembrane M, qui est la protéine de structure le plus abondamment actuelle dans SARS-CoV-2, raye la face interne de la membrane de lipide de virus.

Cycle de la réplication SARS-CoV-2   

La première étape de l'infection SARS-CoV-2 concerne l'interaction entre la protéine des virus et le récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) actuels sur la surface de la cellule hôte. Par la suite, S2 l'un ou l'autre se fend sur la surface de cellules en présence de la protéase TMPRSS2 de cellules ou déclenche l'endocytose des particules virales en l'absence de TMPRSS2.

Quand les composantes virales sont introduites dans le cytoplasme de la cellule hôte, les polyproteins Pp1a et Pp1ab de précurseur sont synthétisés. Les protéines SARS-CoV-2 non-structurelles aiment nsp3, nsp4, et nsp6 induisent promptement la formation des vésicules appelées de double-membrane de compartiments membraneux (DMVs). Les procédés de réplication et de transcription de génome viral se produisent dans ces compartiments membraneux.

Les scientifiques sont curieux au sujet du mécanisme par lequel extension de RNAs de messager (ARNm) le cytoplasme à traduire par les ribosomes cellulaires de DMVs scellé. Une étude récente sur le coronavirus murin d'hépatite (MHV) et SARS-CoV-2 rapporté la présence d'un pore moléculaire qui a servi de portail d'exportation à transférer l'ARNm et les copies de génome viral de positif-boucle.

Les études précédentes ont également rapporté que l'ensemble des particules virales a lieu aux membranes cellulaires modifiées dérivées du réticulum endoplasmique (ER), Golgi, et Heu-Golgi le compartiment intermédiaire (ERGIC). Ces études encore ajouté que le virus obtient relâché par l'intermédiaire de l'exocytose.

Bien que la recherche considérable ait été conduite sur les composantes structurelles de SARS-CoV-2, il y a une quantité limitée de preuve structurelle et d'ultrastructure sur la façon dont l'infection SARS-CoV-2 progresse en cellules indigènes. Supplémentaire, il y a un écartement dans la recherche liée à la compréhension de l'ensemble et de la sortie viraux.

Une multi-écaille, plate-forme cryo-corrélative pour concevoir l'infection SARS-CoV-2

Une étude neuve publiée dans des transmissions de nature a marqué les épisodes cytopathes déclenchés par SARS-CoV-2 avec des procédés de réplication virale en cellules gelé-hydratées. Les auteurs de cette étude ont employé une seule technique corrélative, multimodale, et de multi-écaille de cryo-représentation pour examiner le progrès de réplication de SARS-CoV-2 utilisant des cellules de Vero.

La technique utilisée dans l'étude actuelle est seule parce qu'elle fournit une image holistique de l'infection SARS-CoV-2 qui comprend la cellule entière protégée par fusible à différentes molécules de pointe de virus. Cette approche a également indiqué des voies liées à l'ensemble de virus, ainsi que les effets de sortie et cytopathes de l'infection SARS-CoV-2.

Dans cette étude, les chercheurs ont combiné différentes techniques comprenant la microscopie électronique de lecture orientée par interface série séquentielle de faisceau d'ions de cryo avec la microscopie électronique de lecture (cryoFIB/SEM) et la tomographie de rayon X mou pour étudier la morphologie d'entier-cellule. Les caractéristiques obtenues à partir de ces techniques ont été alors marquées avec la tomographie à haute résolution de cryo-électron (cryoET). Un des avantages du cryoET est l'utilisation des conditions gelé-hydratées qui offre la préparation des échantillons rapide et simple.

Les images obtenues sur la réplication de SARS-CoV-2 ont indiqué un procédé dans l'espace bien organisé et très efficace. Les scientifiques ont observé que chaque opération du procédé de réplication comprenant la réplication de génome, la synthèse des protéines, et l'ensemble de virus, pour nommer quelques uns, a lieu en compartiments cytoplasmiques spécifiques.

Parts représentatives d'A-D cryoFIB/SEM d'une cellule de SARS-CoV-2-infected à la périphérie de cellules (a), au cytoplasme (b), au noyau de cellules (c), et à l'invagination du cytoplasme dans l'espace nucléaire (note, d'une cellule différente) (d). Écaillez les barres, 500 le   nanomètre dans AC, 1 µm de   en D. Black et les particules de flèches de rouge, extracellulaires et intracellulaires de virus, respectivement ; flèches bleues, pores nucléaires ; flèches roses, compartiment complexe de membrane ; flèche pourprée à tiret, circuit d'invagination. V les vésicules, T perce un tunnel, noyau de Nuc, cytoplasme de Cyto, réticulum endoplasmique d'ER. E apprêtent rendu du volume segmenté de la cellule de SARS-CoV-2-infected montré dans AC. Des organelles et les particules segmentées de virus sont marquées avec les couleurs indiquées. Les lignes tirées (E, en haut à gauche Commission) indiquent les positions des parts montrées dans AC, respectivement.

Une vue de multi-écaille de réplication du génome SARS-CoV-2

Les chercheurs de cette étude ont illustré cinq opérations différentes liées à la réplication du génome SARS-CoV-2, qui comprend :

  • Étape 1 : La réplication d'ARN se produit dans DMVs, de ce fait séparant le vRNA et l'ARNm subgenomic de la réaction immunitaire innée de cellule hôte.
  • Étape 2 : Les vRNAs neuf synthétisés sont transportés de DMVs aux sites d'ensemble de virus par les portails de transmembrane. Les ARNm sont également transportés par les mêmes portails au cytoplasme, où il produit des protéines.
  • Étape 3 : Les protéines virales de S sont transportées aux sites d'ensemble par de petites vésicules de transport.
  • Étape 4 : Ces vésicules protègent par fusible avec les vésicules uniques de membrane (SMV), qui est où les pointes virales recueillent au site d'ensemble et le procédé de bourgeonnement commence. Ces événements se produisent en présence du vRNA. Des protéines de N sont également formées dans cette opération.
  • Étape 5 : Après les procédés d'ensemble et de bourgeonnement, on forme une vésicule contenant des virus qui peut contenir les particules multiples de virus. Ces particules peuvent alors quitter par les tunnels ou l'exocytose lysosomal.

(1) la réplication de génome viral se produit à l'intérieur du DMVs, produisant de la négatif-boucle virale et de RNAs subgenomic (rouge), de copie génomique de vRNA positif, et d'ARNm subgenomic (bleus). (2) RNAs positif sont exportés au cytoplasme par les pores de DMV. Subgenomic ARNm sont traduits (2b). Associé des protéines de structure M, de l'E, et du S avec des membranes d'ER et de Golgi. Le vRNA génomique devient complexé avec N neuf synthétisé (2a). (3) S, E, et M sont transportés dans des vésicules denses, qui sont protégées par fusible avec SMVs. (4) l'ensemble viral productif se produit dans le SMV groupant les pointes virales et encapsidating le génome dans RNPs. Les virus bourgeonnent à l'espace interne du SMV. (5) la sortie se produit par des tunnels. Le compartiment complexe de membrane (CMC) est dépeint en vert, qui joint les particules pointe-contenantes de virus de postfusion et les particules pointe-contenantes de virus de prefusion. DMV doublent la vésicule de membrane, SMV choisissent la vésicule de membrane, compartiment complexe de membrane de CMC, grande vésicule contenant des virus de LVCV.

Journal reference:
Dr. Priyom Bose

Written by

Dr. Priyom Bose

Priyom holds a Ph.D. in Plant Biology and Biotechnology from the University of Madras, India. She is an active researcher and an experienced science writer. Priyom has also co-authored several original research articles that have been published in reputed peer-reviewed journals. She is also an avid reader and an amateur photographer.

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