Une équipe de l’Université de Californie à Riverside a réalisé des progrès significatifs dans la compréhension du virus SARS-CoV-2 en étudiant la protéine M. Leurs recherches ont révélé comment cette protéine aide le virus à atteindre sa forme sphérique, offrant ainsi de nouvelles voies potentielles d’intervention virale. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs ont découvert comment la protéine M est la clé de la structure sphérique du SRAS-CoV-2 virusouvrant de nouvelles voies pour lutter contre d’autres épidémies de coronavirus pathogènes.
Pendant des siècles, les coronavirus ont déclenché des crises sanitaires et des défis économiques, avec le SARS-CoV-2, le coronavirus qui se propage COVID 19, étant un exemple récent. Une petite protéine du SRAS-CoV-2, la protéine membranaire, ou protéine M, est la plus abondante et joue un rôle crucial dans la façon dont le virus acquiert sa structure sphérique. Néanmoins, les propriétés de cette protéine ne sont pas bien comprises.
Recherche innovante sur la protéine M
Une équipe de recherche dirigée par un physicien de l’Université de Californie à Riverside a mis au point une nouvelle méthode pour produire de grandes quantités de protéine M et a caractérisé les interactions physiques de la protéine avec la membrane – l’enveloppe ou « peau » – du virus. La modélisation théorique et les simulations de l’équipe montrent comment ces interactions contribuent probablement à l’assemblage du virus.
Les chercheurs rapportent dans leur article publié aujourd’hui dans Avancées scientifiques que lorsque la protéine M, qui est adjacente à la protéine de pointe du SRAS-CoV-2, se loge dans la membrane, elle amène la membrane à se courber en réduisant localement l’épaisseur de la membrane. Cette induction de courbure conduit à la forme sphérique du SRAS-CoV-2.
De gauche à droite : Roya Zandi, Thomas Kuhlman et Umar Mohideen. Crédit : laboratoire Kuhlman, UC Riverside
« Si nous pouvons mieux comprendre comment le virus s’assemble, alors, en principe, nous pourrons trouver des moyens d’arrêter ce processus et de contrôler la propagation du virus », a déclaré Thomas E. Kuhlman, professeur adjoint de physique et d’astronomie, qui a dirigé le projet de recherche. « La protéine M a déjà résisté à toute sorte de caractérisation parce qu’elle est très difficile à produire. »
Kuhlman et ses collègues ont surmonté cette difficulté en utilisant la bactérie Escherichia coli comme « usine » pour fabriquer la protéine M en grand nombre. Kuhlman a expliqué que même si E. coli peut produire de grandes quantités de protéines M, celles-ci ont tendance à s’agglutiner dans les cellules d’E. coli, finissant par les tuer. Pour contourner ce défi, les chercheurs ont induit les cellules d’E. coli à produire la protéine Small Ubiquitin-rated Modifier, ou SUMO, ainsi que la protéine M.
Techniques révolutionnaires
« Dans nos expériences, lorsque E. coli fabrique la protéine M, elle produit en même temps SUMO », a déclaré Kuhlman. « La protéine M fusionne avec la protéine SUMO, ce qui empêche les protéines M de se coller les unes aux autres. La protéine SUMO est relativement facile à éliminer via une autre protéine qui la coupe simplement. La protéine M est ainsi purifiée et séparée du SUMO.
Le travail fournit des informations fondamentales sur les mécanismes à l’origine de l’assemblage viral du SRAS-CoV-2.
« Comme les protéines M font également partie intégrante d’autres coronavirus, nos résultats fournissent des informations utiles qui peuvent améliorer notre compréhension et potentiellement permettre des interventions dans la formation virale non seulement dans le SRAS-CoV-2 mais également dans d’autres coronavirus pathogènes », a déclaré Kuhlman.
Directions futures
Ensuite, les chercheurs prévoient d’étudier les interactions de la protéine M avec d’autres protéines du SRAS-CoV-2 pour potentiellement perturber ces interactions avec les médicaments.
Kuhlman a été rejoint dans la recherche par ses collègues physiciens de l’UCR, Roya Zandi et Umar Mohideen. Kuhlman était chargé de fabriquer les protéines M. Mohideen, professeur distingué de physique et d’astronomie, a utilisé la microscopie à force atomique et la microscopie électronique cryogénique pour mesurer la façon dont la protéine M interagit avec la membrane. Zandi, expert en assemblage de virus et professeur de physique et d’astronomie, a développé des simulations de la façon dont les protéines M interagissent entre elles et avec la membrane.
Les autres coauteurs de l’article sont Yuanzhong Zhang, Siyu Li, Michael Worcester, Sara Anbir, Pratyasha Mishra de l’UCR ; et Joseph McTiernan, Michael E. Colvin et Ajay Gopinathan d’UC Merced. Les co-premiers auteurs Zhang et Anbir ont contribué à parts égales aux travaux.
La recherche a été financée par une subvention du bureau du président de l’Université de Californie pour étudier comment le virus COVID-19 s’assemble.
Le document de recherche s’intitule « Synthèse, insertion et caractérisation de la protéine membranaire du SRAS-CoV-2 dans les bicouches lipidiques ».
