Coronavirus SARS-CoV-2: des simulations dévoilent comment une de ses protéines s'arrime à notre ARN

Publié par Isabelle le 23/07/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Comme tous les virus, le SARS-CoV-2 produit des protéines puis les utilise pour reconnaître et infecter nos cellules. Un mécanisme que certains médicaments ciblent et empêchent, mais encore mal connu dans le cas du nouveau coronavirus, apparu depuis moins d'un an. Grâce à des simulations moléculaires sur le supercalculateur Jean Zay (Jean Zay est un homme politique français, né à Orléans (Loiret) le 6 août 1904 et mort assassiné par des miliciens à Molles (Allier) le 20 juin 1944. Il a été ministre de l'Éducation nationale et...), des chercheurs du LPCT (CNRS/Université de Lorraine), du CRAN (CNRS/Université de Lorraine), de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) d'Alcalá (Espagne) et de l'université de Palerme (Palerme (Palermu en sicilien, Palermo en italien) est une ville italienne, chef-lieu et plus grande ville de la région Sicile avec 720 000 habitants. Elle se situe dans une baie sur la côte nord de l'île.) (Italie) ont identifié deux modes d'accrochage d'une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des...) virale, appelée SARS Unique Domaine, sur notre ARN. Selon ces travaux publiés dans le Journal of Physical Chemistry Letters, cette information aiderait à mieux cibler la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) de médicaments contre le COVID-19.


Forme ouverte (droite) et fermée (gauche) de SARS Unique Domaine, ainsi que l'interaction avec le quadruplex d'ARN (en violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta (environ 100%) et de cyan (environ 50%) en synthèse soustractive...) et bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie...) foncé). © Antonio Monari.

Responsable de la pandémie (Une pandémie (du grec ancien πᾶν / pãn (tous) et δῆμος / dễmos (peuple)) est une épidémie touchant une part exceptionnellement...) de COVID-19, le virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous la...) Sars-CoV-2 doit identifier les cellules qu'il souhaite infecter pour s'y reproduire. Pour cela, il fabrique des protéines qui, comme par tâtonnement, essayent de reconnaître chimiquement les cellules en s'imbriquant sur leurs récepteurs. Alors qu'une première protéine, appelée "spike", est chargée de reconnaître les cellules humaines, la protéine SARS Unique Domain permet au virus de se cacher de notre système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le...). Pour se camoufler, elle se replie sur elle-même en se fixant à l'ARN humain, ce qui empêche les lymphocytes de s'y accrocher et d'ainsi repérer le virus situé à côté.

Afin de mieux comprendre ce mécanisme et de le déjouer, des chercheurs du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations...) théoriques (LPCT, CNRS/Université de Lorraine), du Centre de recherche en automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour...) de Nancy (CRAN, CNRS/Université de Lorraine), de l'université d'Alcalá (Espagne) et de l'université de Palerme (Italie) ont mené des simulations moléculaires qui ont montré comment SARS Unique Domain s'arrime à l'ARN, une information cruciale pour espérer bloquer ce mode d'infection du virus.

L'équipe, réunie sous le nom de projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) SeekAndDestroy, a pour cela effectué des simulations extrêmement détaillées sur le supercalculateur Jean Zay, un équipement de pointe mis à disposition par le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) pour plusieurs équipes scientifiques luttant contre le COVID-19. Ce travail a montré que SARS Unique Domain pouvait s'accrocher aux quadruplexes de guanine de l'ARN, des arrangements en forme carrée des acides nucléiques. SARS Unique Domaine s'y attache de deux manières: le mode monomère, où une seule extrémité de la protéine est accrochée, et le mode dimère où ses deux extrémités sont arrimées au quadruplexe.

Les chercheurs pensent que le mode monomère est employé en premier pour reconnaître et recruter l'ARN, puis le mode dimère permet à SARS Unique Domaine de se replier afin de rester incognito vis-à-vis du système immunitaire. L'identification de ce mode d'action offre une nouvelle piste pour lutter contre COVID-19. Les chercheurs ont utilisé la simulation moléculaire pour étudier aussi les modes d'action d'autres protéines du coronavirus, dont "spike", et ont aussi commencé à tester des molécules bloquant l'accrochage de SARS-CoV-2 aux cellules humaines.

Référence:
Cécilia Hognon, Tom Miclot, Cristina Garcı́a-Iriepa, Antonio Francés-Monerris, Stephanie Grandemange, Alessio Terenzi, Marco Marazzi, Giampaolo Barone, and Antonio Monari.
Role of RNA Guanine Quadruplexes in Favoring the Dimerization of SARS Unique Domain in Coronaviruses.
J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, XXX, 5661-5667.
DOI

Contacts:
- Antonio Monari - Laboratoire de physique et de chimie théorique
- Stéphanie Younès- Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi que leurs...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de chimie du CNRS
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