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La proteina variabile della punta di Omicron mostra l'attività significativamente più debole di fusione della membrana che altre varianti

La variante di Omicron di coronavirus 2 di sindrome respiratorio acuto severo (SARS-CoV-2) ha indicato i velociti di trasmissione significativamente più alti che altre varianti, malgrado le tariffe più basse della malattia severa. I ricercatori dalla facoltà di medicina di Harvard stanno studiando l'attività di fusione della membrana e la struttura della proteina della punta di questo variabile per capire meglio queste differenze.

Studio: Impatto strutturale e funzionale dalle mutazioni della punta di SARS-CoV-2 Omicron. Credito di immagine: MattLphotography/ShutterstockStudio: Impatto strutturale e funzionale dalle mutazioni della punta di SARS-CoV-2 Omicron. Credito di immagine: MattLphotography/Shutterstock

Lo studio dei ricercatori' può essere trovato sul " server " della pubblicazione preliminare del bioRxiv*, mentre l'articolo subisce la revisione tra pari.

Lo studio

Le celle di HEK transfected ricercatori con un'espressione della proteina della punta di Omicron costruiscono e paragonato l'attività di fusione della membrana alle costruzioni dalle varianti quali l'alfa, beta ed il delta per caratterizzare la proteina integrale della punta. Tutte proteine della punta sono state espresse ai simili livelli, sebbene le proteine di Omicron fendute di meno fra i due sottounità a 24 ore di post-transfezione, in grado di suggerire che le due mutazioni vicino al sito di fenditura di furin non migliorassero il trattamento della proteina della punta. Le celle che producono queste proteine hanno fuso con successo con le celle ACE2, sebbene l'attività di fusione della proteina della punta di Omicron fosse ancora più bassa delle altre varianti.

Gli scienziati poi hanno effettuato un esperimento di del tempo corso con un'analisi di fusione della cella-cella, facendo uso sia della proteina della punta che di ACE2 a saturare i livelli, per migliorare la prova se la proteina della punta di Omicron potrebbe indurre più efficientemente la fusione della membrana di altre varianti. Ancora una volta, non c'erano differenze significative nell'attività di fusione all'infuori della proteina della punta di Omicron che mostra leggermente più di poca attività. Nel usando le celle che esprimono un livello minimo di ACE2 endogeno, tutte le altre varianti hanno mostrato le attività significative di fusione ai punti successivi di tempo, ma la proteina della punta di Omicron era principalmente inattiva.

I ricercatori hanno supposto che Omicron ha lottato per infettare le celle con i bassi livelli di ACE2 ed in modo da hanno provato a usando le celle di HEK transfected con i vari importi di ACE2. Ancora una volta, la proteina della punta di Omicron ha ritardato dietro altre varianti, richiedenti un aumento di 10 volte in ACE2 per raggiungere l'attività analoga di fusione. Ciò è stata osservata ancora quando le celle producenti punta cotransfected con una costruzione di espressione di furin e le cellule bersaglio erano co--transfected con TMPRSS2.

La proteina integrale della punta di Omicron è stata prodotta senza alcune modifiche usando la corrente alternata - costruzione streptococco-etichettata terminale per l'espressione. La proteina depurativa poi è stata esaminata con la cromatografia di gel-filtrazione. La proteina selvaggio tipa della punta Wuhan-Hu-1 è risolta in tre picchi, che corrispondono al trimero di prefusion ed il trimero di postfusion S2 ed il monomero dissociato S1. Un'altra variante, G614, mostra una proteina della punta con un singolo picco del trimero di prefusion.

La proteina di Omicron presenta similmente un picco principale, ma c'è una quantità significativa di cumulo dal lato principale e una spalla dal lato di trascinamento. Ciò suggerisce che la proteina della punta di Omicron sia significativamente meno stabile che la proteina G614. Ulteriore analisi facendo uso di SDS-PAGE rivela una grande parte di proteina uncleaved a 84 ore di post-transfezione. Ciò supporta la teoria che Omicron lotta alle celle del transfect con i bassi livelli di ACE2 dovuto fenditura diminuita della proteina della punta.

A seguito di questo, i ricercatori hanno tentato di determinare la struttura del trimero basato sulle immagini cryo-EM. la classificazione 3D ha rivelato tre classi differenti per la proteina della punta, rappresentanti una posizione chiusa con tutti e tre i domini dell'ricevitore-associazione (RBDs) che affrontano il ` giù', la conformazione di un one-RBD-up del `' e una conformazione RBD-intermedia che è stata veduta nel trimero G614. Questi erano poi ulteriore raffinato e modellistico per non rivelare differenze principali nell'architettura del Omicron integrale chiodi la proteina e la proteina della punta G614. Per entrambe le varianti, la conferma chiusa e tutta-giù ha mostrato che il dominio del N-terminale, i RBD, il dominio 1 (CTD1) del C-terminale ed il dominio 2 (CTD2) del C-terminale dello S1 avvolgono il trimero S2. L'un RBD su conformazione ha conservato la struttura elicoidale di memoria di S2 malgrado il RBD che lancia su, che sposta i due domini adiacenti del N-terminale via ed apre il trimero significativamente.

I ricercatori suggeriscono che i residui supplementari si avvicinino al sito di fenditura di furin che si trasformano in in strutturato dovuto la mutazione di N679K potrebbero diminuire la flessibilità nel sito di fenditura, rallentante l'aggancio nel sito dell'attivo di furin.

La conclusione

Gli autori indicano che la proteina della punta di Omicron richiede i livelli elevati significativamente di ACE2 per fusione efficiente della membrana, ritardante dietro altre varianti. Egualmente hanno fornito la prova ben fondata che la proteina della punta di Omicron è significativamente meno probabile essere fenduta che altre varianti. Con indagine successiva nella struttura della proteina della punta, identificano una mutazione e un mutamento strutturale risultante che potrebbero essere responsabili di questo cambiamento. Questi informazioni hanno potuto essere chiave per i rivelatori della droga ed hanno potuto contribuire ad identificare il sito di fenditura di furin come obiettivo per il trattamento, potenzialmente per alleviare la severità della malattia.

Avviso importante:

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Sam Hancock

Written by

Sam Hancock

Sam completed his MSci in Genetics at the University of Nottingham in 2019, fuelled initially by an interest in genetic ageing. As part of his degree, he also investigated the role of rnh genes in originless replication in archaea.

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