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A proteína variante do ponto de Omicron mostra uma actividade significativamente mais fraca da fusão da membrana do que outras variações

A variação de Omicron do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) mostrou umas taxas de transmissão significativamente mais altas do que outras variações, apesar de umas mais baixas taxas de doença severa. Os pesquisadores da Faculdade de Medicina de Harvard estão investigando a actividade da fusão da membrana e a estrutura da proteína do ponto deste variante a fim compreender melhor estas diferenças.

Estudo: Impacto estrutural e funcional por mutações do ponto de SARS-CoV-2 Omicron. Crédito de imagem: MattLphotography/ShutterstockEstudo: Impacto estrutural e funcional por mutações do ponto de SARS-CoV-2 Omicron. Crédito de imagem: MattLphotography/Shutterstock

O estudo dos pesquisadores' pode ser encontrado no server da pré-impressão do bioRxiv*, enquanto o artigo se submete à revisão paritária.

O estudo

As pilhas transfected pesquisadores de HEK com uma expressão da proteína do ponto de Omicron constroem e compararam a actividade da fusão da membrana com as construções das variações tais como o alfa, beta e o delta a fim caracterizar a proteína completo do ponto. Todas as proteínas do ponto foram expressadas a níveis similares, embora as proteínas de Omicron fendidas menos entre as duas subunidades em 24 horas de cargo-transfection, que poderia sugerir que as duas mutações perto do local da segmentação do furin não aumentassem o processamento da proteína do ponto. As pilhas que produzem estas proteínas fundiram com sucesso com pilhas ACE2, embora a actividade da fusão da proteína do ponto de Omicron fosse outra vez mais baixa do que as outras variações.

Os cientistas realizaram então uma experiência do tempo-curso com um ensaio da fusão da pilha-pilha, usando a proteína do ponto e ACE2 em saturar níveis, a fim melhorar o teste se a proteína do ponto de Omicron poderia induzir a fusão da membrana mais eficientemente do que outras variações. Mais uma vez, não havia nenhuma diferença significativa na actividade da fusão a não ser a proteína do ponto de Omicron que mostra uma actividade ligeira mais baixa. Ao usar as pilhas que expressam um nível mínimo de ACE2 endógeno, todas variações restantes mostraram actividades significativas da fusão em uns pontos mais atrasados do tempo, mas a proteína do ponto de Omicron era na maior parte inactiva.

Os pesquisadores supor que Omicron se esforçou para contaminar pilhas com baixos níveis de ACE2, e assim que tentado usar pilhas de HEK transfected com várias quantidades de ACE2. Mais uma vez, a proteína do ponto de Omicron retardou-se atrás outras variações, exigindo 10 vezes um aumento em ACE2 a fim alcançar a actividade similar da fusão. Isto foi observado outra vez ao ponto-produzir pilhas cotransfected com uma construção da expressão do furin, e as pilhas de alvo eram co-transfected com TMPRSS2.

A proteína completo do ponto de Omicron foi produzida sem nenhumas alterações usando a corrente alternada - construção strep-etiquetada terminal para a expressão. A proteína refinada foi examinada então com cromatografia da gel-filtragem. O selvagem-tipo proteína do ponto de Wuhan-Hu-1 é resolved em três picos, que correspondem ao trimer do prefusion, e o trimer do postfusion S2 e o monómero S1 separado. Uma outra variação, G614, mostra uma proteína do ponto com um único pico do trimer do prefusion.

A proteína de Omicron apresenta similarmente um pico principal, mas há uma quantidade significativa de agregado no lado principal, e um ombro no lado de arrasto. Isto sugere que a proteína do ponto de Omicron seja significativamente menos estável do que a proteína G614. A análise mais aprofundada que usa SDS-PAGE revela uma grande parcela de proteína uncleaved em 84 horas de cargo-transfection. Isto apoia a teoria que Omicron se esforça às pilhas do transfect com os baixos níveis de ACE2 devido à segmentação reduzida da proteína do ponto.

Depois disto, os pesquisadores tentaram determinar a estrutura do trimer baseado nas imagens cryo-EM. a classificação 3D revelou três classes diferentes para a proteína do ponto, representando uma posição fechado com todos os três domínios receptor-obrigatórios (RBDs) que enfrentam o ` para baixo', a conformação de um one-RBD-up do `' e uma conformação RBD-intermediária que fosse considerada no trimer G614. Estes eram então refinado mais adicional e modelado para não revelar nenhuma diferença principal na arquitetura do Omicron completo crave a proteína e a proteína do ponto G614. Para ambas as variações, o fechado, toda-para baixo confirmação mostrou o domínio do N-terminal, o RBD, o domínio 1 do C-terminal (CTD1) e o domínio 2 do C-terminal (CTD2) do envoltório S1 em torno do trimer S2. O um RBD acima da conformação preservou a estrutura helicoidal do núcleo de S2 apesar do RBD que lança acima, que desloca os dois domínios adjacentes do N-terminal afastado e abre o trimer significativamente.

Os pesquisadores sugerem que os resíduos adicionais aproximem o local da segmentação do furin que se transformam significativamente mais estruturado devido à mutação de N679K poderiam reduzir a flexibilidade no local da segmentação, retardando o embarcadouro no local do active do furin.

A conclusão

Os autores mostram que a proteína do ponto de Omicron exige uns níveis significativamente mais altos de ACE2 para a fusão eficiente da membrana, se retardando atrás de outras variações. Igualmente forneceram o forte evidência que a proteína do ponto de Omicron é significativamente menos provável ser fendida do que outras variações. Com posterior investigação na estrutura da proteína do ponto, identificam uma mutação e uma mudança estrutural resultante que poderiam ser responsáveis para esta mudança. Esta informação podia ser chave para reveladores da droga, e podia ajudar a identificar o local da segmentação do furin como um alvo para o tratamento, para aliviar potencial a severidade da doença.

Observação importante:

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

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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