Les scientifiques ont la vision la plus réaliste à ce jour de la structure protéique d’un pic de coronavirus – ScienceDaily

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Les coronavirus comme celui qui cause le COVID-19 sont parsemés de «pics» protéiques qui se lient aux récepteurs des cellules de leurs victimes – la première étape de l’infection. Les scientifiques ont maintenant réalisé les premières images détaillées de ces pointes dans leur état naturel, tout en restant attachées au virus et sans utiliser de fixateurs chimiques susceptibles de déformer leur forme.

Ils disent que leur méthode, qui combine la microscopie électronique cryogénique (cryo-EM) et le calcul, devrait produire des instantanés plus rapides et plus réalistes de l’appareil d’infection dans diverses souches de coronavirus, une étape critique dans la conception de médicaments thérapeutiques et de vaccins.

“L’avantage de le faire de cette façon est que lorsque vous purifiez une protéine de pointe et l’étudiez de manière isolée, vous perdez un contexte biologique important: à quoi ressemble-t-elle dans une particule virale intacte? Elle pourrait éventuellement avoir une structure différente ici”, a déclaré Wah Chiu, professeur au SLAC National Accelerator Laboratory du DOE et à l’Université de Stanford et auteur principal de l’étude. Ils ont décrit leurs résultats dans Revues trimestrielles Découverte de la biophysique.

On sait que sept souches de coronavirus infectent les humains. Quatre causent des maladies relativement bénignes; les trois autres – dont le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19 – peuvent être mortels, a déclaré le co-auteur Jing Jin, un expert en biologie moléculaire des virus au Vitalant Research Institute de San Francisco. Les scientifiques de Vitalant recherchent les virus dans les échantillons de sang et de selles des humains et des animaux, examinent des échantillons de sang lors d’épidémies comme la pandémie actuelle et étudient les interactions entre les virus et leurs hôtes.

Le virus qui cause le COVID-19 est si virulent qu’il n’y a que quelques laboratoires de cryo-EM dans le monde qui peuvent l’étudier avec un niveau suffisamment élevé de contrôles de biosécurité, a déclaré Jin. Donc, pour cette étude, l’équipe de recherche a examiné une souche de coronavirus beaucoup plus bénigne appelée NL63, qui provoque des symptômes du rhume et est responsable d’environ 10% des maladies respiratoires humaines chaque année. On pense qu’il se fixe aux mêmes récepteurs à la surface des cellules humaines que le virus COVID-19.

Plutôt que d’éliminer et de purifier chimiquement les protéines de pointe de NL63, les chercheurs ont congelé des virus entiers et intacts dans un état vitreux qui préserve la disposition naturelle de leurs composants. Ensuite, ils ont réalisé des milliers d’images détaillées de virus orientés au hasard à l’aide d’instruments cryo-EM dans les installations de Cryo-EM de Stanford-SLAC, extrait numériquement les bits contenant des protéines de pointe et les ont combinés pour obtenir des images haute résolution.

“La structure que nous avons vue avait exactement la même structure que sur la surface du virus, exempte d’artefacts chimiques”, a déclaré Jin. “Cela n’avait pas été fait auparavant.”

L’équipe a également identifié des endroits où les molécules de sucre se fixent à la protéine de pointe dans un processus appelé glycosylation, qui joue un rôle important dans le cycle de vie du virus et dans sa capacité à échapper au système immunitaire. Leur carte comprenait trois sites de glycosylation qui avaient été prédits mais jamais directement vus auparavant.

Bien qu’un groupe allemand ait utilisé une méthode similaire pour extraire numériquement des images de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2, Jin a déclaré qu’ils devaient d’abord fixer le virus dans le formaldéhyde afin qu’il n’y ait aucun danger qu’il infecte qui que ce soit, et ce traitement peut provoquer des changements chimiques qui interfèrent avec la vision de la véritable structure.

À l’avenir, a-t-elle déclaré, l’équipe aimerait savoir comment la partie du pic qui se lie aux récepteurs des cellules humaines est activée, et utilise également la même technique pour étudier les protéines de pointe du virus qui cause le COVID-19, ce qui nécessitent des installations spécialisées de confinement des risques biologiques.

La recherche a été financée par les National Institutes of Health et par le DOE Office of Science via le National Virtual Biotechnology Laboratory, un consortium de laboratoires nationaux du DOE axé sur la réponse au COVID-19, avec un financement fourni par le Coronavirus CARES Act.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Laboratoire national des accélérateurs DOE / SLAC. Original écrit par Glennda Chui. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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