L'un des facteurs essentiels dont le virus COVID-19 a besoin pour pénétrer dans un hôte est un récepteur sur une cellule humaine - un endroit où la protéine de pointe universellement reconnue peut se verrouiller sur la surface cellulaire, la percer, dégorger son contenu infectieux et se répliquer.

Sans récepteur, il n'y a pas de réplication. Sans réplication, il n'y a pas d'infection.

Des chercheurs du département de chimie et du département de biologie moléculaire de l'université de Princeton ont utilisé une technologie de cartographie cellulaire appelée µMap, introduite il y a à peine deux ans par le laboratoire MacMillan, pour découvrir huit points d'entrée jusque-là inconnus pour la protéine de pointe.

Quatre d'entre eux, selon les chercheurs, sont fonctionnellement importants pour l'entrée virale.

La recherche a été publiée plus tôt ce mois-ci dans le Journal of the American Chemical Society (JACS) . Cela pourrait élargir la suite d'outils utilisés pour lutter contre le virus, en particulier à mesure qu'il mute et fait évoluer les moyens d'échapper aux vaccins.

Le projet collaboratif a été lancé au plus fort de l'incertitude pandémique il y a deux ans sous la direction d'Alexander Ploss, un virologue de premier plan et professeur de biologie moléculaire, et de David MacMillan, professeur émérite de l'université James S. McDonnell et lauréat du prix Nobel de chimie.

Les scientifiques savent depuis l'apparition du virus SARS-CoV-1 en 2003 que son principal récepteur d'entrée virale était une enzyme appelée enzyme de conversion de l'angiotensine 2, ou ACE2. Cette enzyme a été confirmée en 2020 comme étant le même récepteur du SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19.

Mais le projet Princeton a commencé avec l'hypothèse que ACE2 n'était pas la seule histoire.

"Nous savions qu'il existe certaines molécules hôtes dont ce virus dépend absolument pour pénétrer dans les cellules pulmonaires et provoquer l'infection, et l'une de ces molécules s'appelle ACE2", a déclaré Ploss. "Nous avons donc essentiellement dit, d'accord, voyons s'il y en a plus. Nous avons cherché des classeurs immédiats.

"Mais comme vous pouvez l'imaginer, le processus d'entrée est complexe. Le virus s'attache à quelque chose, puis il doit encore traverser la membrane cellulaire pour pénétrer dans une cellule, et de cette manière, il peut interagir avec d'autres facteurs de l'hôte. Je ne le fais pas. Je ne veux pas dire que tout est dicté par l'entrée virale. De toute évidence, il existe un certain nombre de processus tout aussi essentiels dans la cellule après l'entrée du virus qui peuvent influencer la gravité de la maladie.

"Mais c'est évidemment la première étape clé. Si le virus ne peut pas entrer, c'est game over."

Steve Knutson, co-auteur de l'article et chercheur postdoctoral au MacMillan Lab, a ajouté:"Bien que la découverte de l'ACE2 en tant que récepteur majeur ait été une étape importante, elle ne raconte certainement pas toute l'histoire de la pathologie COVID. La biologie peut être inhérente à la promiscuité, et nous avons deviné correctement que la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 interagit avec plusieurs protéines de la cellule hôte pour l'entrée."

Il a ajouté que des enquêtes comme celle-ci sont une recherche "parfaite" pour la technologie µMap.

La pointe comme antenne µMap

Micromap (µMap) est une technologie de marquage de proximité qui identifie les "voisins" des protéines et des enzymes à la surface d'une cellule. Il utilise un photocatalyseur - une molécule qui, lorsqu'elle est activée par la lumière, déclenche une réaction chimique - pour marquer ces relations spatiales en générant un marqueur qui marque les voisins moléculaires.

Dans ce travail, les chercheurs ont utilisé la protéine de pointe elle-même comme marqueur ou "antenne" pour marquer tous les sites récepteurs à proximité de l'ACE2.

"Alex avait ce grand instinct qu'il y a d'autres choses en dehors de l'ACE2 qui pourraient vous permettre de penser à l'infectiosité", a déclaré MacMillan. "Donc, ce que nous avons fait, c'est mettre ce photocatalyseur - et nous les appelons des antennes - sur la protéine de pointe, de sorte que chaque fois qu'elle se lie à des éléments de la cellule près d'ACE2, cette petite antenne absorbe l'énergie photonique, la lumière.

"Mais il ne peut pas donner cette énergie sur de longues distances. Il ne peut la donner qu'à ce qui est proche. La molécule qui flotte librement doit essentiellement la rencontrer à moins de deux nanomètres", a ajouté MacMillan. "Nous savons donc ce qu'il y a à côté. Nous savons ce qui interagit avec."

Après que la technologie a identifié huit nouveaux récepteurs qui interagissent avec la protéine de pointe, les scientifiques les ont caractérisés à l'aide d'une pseudoparticule virale. (Une pseudoparticule imite l'entrée virale mais ne porte pas le matériel génétique pour propager le virus.) Ils ont ensuite isolé quatre facteurs d'entrée méritant une enquête plus approfondie.

"Le système de pseudoparticules nous permet de découpler l'absorption virale et d'étudier le processus d'entrée de tout en aval du cycle infectieux", a déclaré Ploss. "Si vous recherchez l'impact de certains facteurs hôtes sur l'entrée, vous voulez voir que vous pouvez l'étudier indépendamment de la réplication. Donc ici, nous introduisons essentiellement un gène rapporteur dans la cellule et pouvons ensuite quantifier l'efficacité de l'entrée. a eu lieu."

MacMillan a déclaré que des travaux supplémentaires étaient nécessaires pour déterminer la fonction des récepteurs, mais les chercheurs se demandent s'ils pourraient apporter un indice sur la gravité de la maladie.

"Nous ne pouvons pas dire que les huit facteurs sont liés à l'entrée du SRAS-CoV-2", a déclaré Saori Suzuki, chercheur associé au Ploss Lab. "Quatre facteurs sur huit étaient en suspens par l'évaluation virologique. Nous devons évaluer davantage et évaluer plus précisément.

"Dans la prochaine étape, nous devons évaluer comment ces facteurs soutiennent l'ACE2 pour l'entrée du virus et si les nouvelles variantes virales émergentes utilisent le même ensemble de facteurs." + Explorer plus loin

La protéine de pointe du coronavirus a activé la réponse immunitaire naturelle, endommagé les cellules du muscle cardiaque