Exploration de la base structurelle de l'évasion des anticorps et de la transmission améliorée de la variante Omicron du SRAS-CoV-2 – Bien choisir son serveur d impression

Dans une étude récemment publiée sur le biorxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont utilisé une analyse par microscopie électronique cryogénique (cryo-EM) pour capturer les états ouvert et fermé de la protéine de pointe de la variante Omicron du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère.

Les états ouvert et fermé de la pointe Omicron semblaient plus compacts par rapport à celui de la souche SARS-CoV-2 G614, ce qui est probablement dû à l'amélioration des interactions protomère-protomère et sous-unité S1-S2 induites par les mutations de substitution uniques dans l'Omicron une variante.

La variante SARS-CoV-2 Omicron a 37 mutations dans sa protéine S qui confèrent une évasion immunitaire significative à la variante. Sur les 37 mutations de pointe Omicron, 15 se trouvent dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) qui médie la liaison du virus au récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) de l'hôte. Le RBD est également une cible majeure pour les anticorps neutralisants.

Bien que neuf mutations au sein du motif de liaison au récepteur (RBM) interagissent directement avec l'ACE2, Omicron utilise toujours l'ACE2 comme récepteur d'entrée. Par rapport à la protéine de pointe de type sauvage (WT), la pointe Omicron a également une affinité de liaison accrue avec le récepteur ACE2 de l'hôte. Selon des rapports récents, le pic Omicron montre également un clivage réduit de la furine et une perte de S1.

Étant donné qu'Omicron se propage à travers le monde à une vitesse sans précédent, provoquant une morbidité considérable, il est essentiel de mieux comprendre la base structurelle de la transmissibilité accrue et de l'échappement immunitaire amélioré d'Omicron.

L'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont abordé les aspects structurels de la liaison de la protéine de pointe Omicron au récepteur ACE2 et comment Omicron identifie ou évite les anticorps neutralisants contre la souche d'origine. Ils ont obtenu deux structures cryo-EM du trimère Omicron S dans les états ouvert et fermé à une résolution de 3,21 et 3,08 Å, respectivement.

Un test d'interférométrie sur couche biologique (BLI) a été utilisé pour déterminer les affinités de liaison des trimères S au récepteur ACE2. Un dosage immuno-enzymatique (ELISA) a été utilisé pour tester la liaison du pic Omicron recombinant avec des anticorps monoclonaux (MAb) anti-SARS-CoV-2 précédemment développés par les chercheurs. Des protéines trimères S recombinantes des souches SARS-CoV-2 WT, Delta ou Omicron ont été utilisées dans le test et les données ont été analysées à l'aide d'une régression non linéaire à l'aide de GraphPad Prism 8.

Résultats

Les résultats ont montré que, par rapport au trimère S des variantes Delta, Beta et Kappa, les structures S-fermées et S-ouvertes de la variante Omicron semblaient plus tordues ou compactes. Cela pourrait être dû aux mutations de substitution Omicron uniques dans les régions SD1 et S2 – T547K, N856K et N764K – qui induisent davantage d'interactions entre les protomères et entre les sous-unités Omicron S1 et S2. Les substitutions d'Omicron peuvent entraver sa transformation de pointe vers l'état ouvert, qui est sujet à la fusion, et vers le blindage S1.

Fait intéressant, l'analyse cryo-EM a révélé une conformation majoritairement peuplée (61 %) pour l'état fermé du trimère Omicron S où tous les RBD étaient enterrés. Il en résulte un masquage conformationnel, qui empêche la liaison et la neutralisation des anticorps au niveau des sites de liaison aux récepteurs. Ce masquage conformationnel peut être le mécanisme sous-jacent de l'évasion immunitaire de la protéine de pointe Omicron. Comparativement, un travail antérieur des chercheurs a montré que le trimère Delta S avait un taux de transition ouverte de 75,3 % à 24,7 %, ce qui indique que le mécanisme de masquage conformationnel de la variante Delta peut être moins efficace.

Les chercheurs ont également capturé deux états pour le complexe Omicron spike-ACE2 avec la pointe se liant à un ou deux récepteurs ACE2. Cela montre que les substitutions sur l'Omicron RBD conduisent à de nouveaux ponts salins et liaisons H et à des propriétés de surface électrostatiques plus bénéfiques. Cela renforce l'interaction de la protéine de pointe avec l'ACE2, ce qui correspond à l'affinité accrue pour l'ACE2 du variant Omicron par rapport à la souche G614.

L'équipe a également analysé les structures cryo-EM du complexe formé entre la pointe Omicron et le Fab S3H3, qui est un anticorps qui peut neutraliser de manière croisée les principales variantes préoccupantes (COV), y compris l'Omicron. Cela illustre la base structurelle de la neutralisation des anticorps à large spectre médiée par S3H3.

Conclusion

L'étude montre qu'Omicron échappe à la majorité des MAb dirigés par RBD en raison de ses changements de résidus relativement plus élevés dans le RBD et du masquage conformationnel. Cependant, cette variante préoccupante est toujours sensible à l'AcM neutralisant S3H3 qui cible SD1.

Pour résumer, les résultats de l'étude fournissent des informations structurelles sur l'évasion immunitaire et la transmissibilité élevée de la variante Omicron et pourraient également aider au développement de vaccins à large spectre contre les variantes émergentes du SRAS-CoV-2.

*Avis important

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