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La proteína variable del pico de Omicron muestra una actividad importante más débil de la fusión de la membrana que otras variantes

La variante de Omicron del coronavirus 2 de la neumonía asiática (SARS-CoV-2) ha mostrado regímenes de transmisión importante más altos que otras variantes, a pesar de índices más inferiores de enfermedad severa. Los investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard están investigando la actividad de la fusión de la membrana y la estructura de la proteína del pico de este variable para entender mejor estas diferencias.

Estudio: Impacto estructural y funcional por mutaciones del pico de SARS-CoV-2 Omicron. Haber de imagen: MattLphotography/ShutterstockEstudio: Impacto estructural y funcional por mutaciones del pico de SARS-CoV-2 Omicron. Haber de imagen: MattLphotography/Shutterstock

Estudio de los investigadores el' se puede encontrar en el servidor de la prueba preliminar del bioRxiv*, mientras que el artículo experimenta la revisión paritaria.

El estudio

Las células transfected los investigadores de HEK con una expresión de la proteína del pico de Omicron construyen y compararon la actividad de la fusión de la membrana con las construcciones de variantes tales como alfa, beta y delta para caracterizar la proteína integral del pico. Todas las proteínas del pico fueron expresadas en los niveles similares, aunque las proteínas de Omicron hendidas menos entre las dos subunidades en 24 horas de poste-transfección, que podría sugerir que las dos mutaciones cerca del sitio de la hendidura del furin no aumenten el tramitación de la proteína del pico. Las células que producían estas proteínas fundieron con éxito con las células ACE2, aunque la actividad de la fusión de la proteína del pico de Omicron fuera otra vez más inferior que las otras variantes.

Los científicos entonces realizaron un experimento del tiempo-curso con un análisis de la fusión de la célula-célula, usando la proteína del pico y ACE2 en la saturación de niveles, para mejorar la prueba si la proteína del pico de Omicron podría inducir la fusión de la membrana más eficientemente que otras variantes. De nuevo, no había diferencias importantes en actividad de la fusión con excepción de la proteína del pico de Omicron que mostraba ligeramente más de actividad baja. Al usar las células que expresaban un nivel mínimo de ACE2 endógeno, el resto de las variantes mostraron actividades importantes de la fusión en puntos posteriores del tiempo, pero la proteína del pico de Omicron estaba sobre todo inactiva.

Los investigadores asumieron que Omicron luchó para infectar las células con los niveles bajos de ACE2, y así que intentaron usar las células de HEK transfected con diversas cantidades de ACE2. De nuevo, la proteína del pico de Omicron se retrasó detrás otras variantes, requiriendo un aumento de diez veces en ACE2 para alcanzar actividad similar de la fusión. Esto fue observada otra vez al pico-producir las células cotransfected con una construcción de la expresión del furin, y las células de objetivo eran co-transfected con TMPRSS2.

La proteína integral del pico de Omicron fue producida sin ningunas modificaciones usando A.C. - construcción strep-marcada con etiqueta terminal para la expresión. La proteína purificada entonces fue examinada con cromatografía de la gel-filtración. El salvaje-tipo proteína del pico de Wuhan-Hu-1 es resuelto en tres picos, que corresponden al trímero del prefusion, y el trímero del postfusion S2 y el monómero disociado S1. Otra variante, G614, muestra una proteína del pico con un único pico del trímero del prefusion.

La proteína de Omicron presenta semejantemente un pico importante, pero hay una cantidad importante de agregado en el lado de cabeza, y un hombro en el lado que se arrastra. Esto sugiere que la proteína del pico de Omicron sea importante menos estable que la proteína G614. El análisis adicional usando SDS-PAGE revela una porción grande de proteína uncleaved en 84 horas de poste-transfección. Esto soporta la teoría que Omicron lucha a las células del transfect con los niveles bajos de ACE2 debido a la hendidura reducida de la proteína del pico.

Después de esto, los investigadores tentativa determinar la estructura del trímero basado en las imágenes cryo-EM. la clasificación 3D reveló tres diversas clases para la proteína del pico, representando una posición cerrada con los tres dominios receptor-obligatorios (RBDs) que hacían frente al ` hacia abajo', la conformación de un one-RBD-up del `' y una conformación RBD-intermedia que se ha considerado en el trímero G614. Éstos eran entonces haber refinado adicional y modelado para no revelar ninguna diferencia principal en la configuración del Omicron integral clave la proteína y la proteína del pico G614. Para ambas variantes, el cerrado, toda-hacia abajo confirmación mostró el dominio de la N-terminal, el RBD, el dominio 1 (CTD1) de la C-terminal y el dominio 2 (CTD2) de la C-terminal del abrigo S1 alrededor del trímero S2. El un RBD encima de la conformación preservó la estructura espiral de la base de S2 a pesar del RBD que movía de un tirón hacia arriba, que cambio los dos dominios adyacentes de la N-terminal de distancia y abre el trímero importante.

Los investigadores sugieren que los residuos adicionales acerquen al sitio de la hendidura del furin que vencen más estructurado a la mutación de N679K podrían reducir adaptabilidad en el sitio de la hendidura, reduciendo el muelle en el sitio del active del furin.

La conclusión

Los autores muestran que la proteína del pico de Omicron requiere niveles importante más altos de ACE2 para la fusión eficiente de la membrana, retrasándose detrás de otras variantes. También proporcionaron prueba evidente que la proteína del pico de Omicron es importante menos probable ser hendida que otras variantes. Con la posterior investigación en la estructura de la proteína del pico, determinan una mutación y un cambio estructural resultante que podrían ser responsables de este cambio. Esta información podía ser dominante para los reveladores de la droga, y podía ayudar a determinar el sitio de la hendidura del furin como objetivo para el tratamiento, potencialmente para aliviar la severidad de la enfermedad.

Advertencia importante:

el bioRxiv publica los partes científicos preliminares que par-no se revisan y, por lo tanto, no se deben mirar como concluyentes, conduce práctica clínica/comportamiento relativo a la salud, o tratado como información establecida.

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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