Profilage du coronavirus selon l’Institut Weizmann

Bien qu’il fasse l’objet de milliers d’études, le SRAS-CoV-2 est resté déroutant, en partie du fait qu’il s’agit de l’un des virus à ARN connus les plus grands et les plus complexes. La plupart des cartes du virus à ce jour se sont appuyées sur le séquençage génétique, en s’appuyant sur ce que l’on sait d’autres coronavirus apparentés (par exemple le SRAS) et en exécutant des prédictions informatiques. La nouvelle approche, en revanche, était basée sur l’idée que la traduction de l’ARN – le processus de conversion des instructions de l’ARN en protéines fabriquées dans la cellule – pourrait être beaucoup plus informative et ne devrait pas être basée sur une cartographie virale antérieure. ou des hypothèses a priori.

L’équipe de recherche a identifié 23 nouvelles séquences protéiques dans le génome du SRAS-CoV-2

Dans les expériences, qui ont été dirigées par Yaara Finkel et Orel Mizrahi dans le groupe du Dr Noam Stern-Ginossar du Département de génétique moléculaire de l’Institut, avec le groupe du Dr Nir Paran et du Dr Tomer Israely de l’ Institut israélien pour la biologie Recherche , les scientifiques ont infecté des cellules dans des cultures de laboratoire avec le SRAS-CoV-2, puis se sont concentrés sur l’activité des ribosomes – les usines de fabrication de protéines des cellules. Les ribosomes reconnaissent le SRAS-CoV-2 comme ARN messager, et ils se mettent bientôt au travail pour traduire diverses parties de la séquence d’ARN en protéine. Alors que les ribosomes pompaient des brins de protéines, l’équipe a gelé les cellules et a détecté tous les ribosomes et leurs produits, humains et virus.

Les premiers contacts que les chercheurs recherchaient étaient les soi-disant cadres de lecture ouverts (ORF) – notation génétique qui permet aux ribosomes de savoir par où commencer et terminer le processus dans lequel les morceaux de code protéique sont lus et les acides aminés ajoutés un par un. .

L’équipe de recherche a identifié 23 nouvelles séquences protéiques dans le génome du SRAS-CoV-2. La majorité d’entre eux étaient de courtes séquences – des peptides, plutôt que de vraies protéines – qui peuvent jouer une fonction de régulation, mais quatre étaient des protéines à part entière. Parce que ces protéines sont codées par le virus, quelles que soient leurs fonctions, elles peuvent servir d’antigènes – des protéines étrangères qui alertent le système immunitaire sur l’action, y compris, éventuellement, la réaction excessive dangereuse qui provoque une maladie grave dans certains cas. Des recherches plus approfondies sur ces protéines pourraient conduire à une meilleure compréhension de la progression de l’infection, ainsi qu’à de meilleures façons de traiter le COVID-19 ou de prévenir la sur-réponse immunitaire dangereuse. Presque aussi importante a été la découverte que d’autres protéines qui «auraient dû» être présentes, du moins selon les diverses projections informatiques,

«La méthode de profilage des ribosomes nous a permis non seulement d’identifier précisément les séquences du génome viral qui sont traduites en protéines, mais elle nous a également fourni des quantités précises des différentes protéines. Ensuite, nous avons eu suffisamment d’informations pour comparer le SRAS-CoV-2 avec les coronavirus apparentés, ainsi qu’avec les projections existantes. Les différences nous ont permis d’identifier des séquences génétiques codant pour des protéines jusque-là inconnues appartenant au SARS-CoV-2 », explique Stern-Ginossar.

Le groupe a en outre révélé certains des secrets du succès du SRAS-CoV-2 dans l’infection des cellules. Après avoir testé l’efficacité du SRAS-CoV-2 dans plusieurs types de cellules, ils ont découvert que certaines cellules épithéliales qui tapissent les poumons sont, comme on le soupçonne, les hôtes les plus consentants. Les études ont également révélé une autre recette virale du succès: les virus parviennent simplement à se répliquer rapidement, de sorte que la quantité d’ARN viral dans la cellule submerge rapidement l’ARN humain. «Il n’a pas besoin de protéines spéciales sur son« pic perforant la membrane »ou de signaux spéciaux vers le ribosome; il a juste besoin de chiffres », déclare Stern-Ginossar.

Nous espérons que ce profil de production de protéines du SRAS-CoV-2 fournira la base de nouvelles recherches dans plusieurs directions. D’une part, l’identification d’antigènes uniques pourrait conduire au développement de tests rapides précis, peu coûteux et pour la maladie. Cette identification pourrait également aider à prédire quels patients développeront une maladie grave et fournir de nouvelles perspectives pour la recherche sur le développement de médicaments et de vaccins.

Ont également participé à cette recherche Aharon Nachshon et le Dr Michal Schwartz du département de génétique moléculaire de l’Institut; Dr. Shira Weingarten-Gabbay du Broad Institute du MIT et de l’Université Harvard, Cambridge; David Morgenstern du Centre national de Nancy et Stephen Grand Israël pour la médecine personnalisée à l’Institut Weizmann des sciences; et Dr Yfat Yahalom-Ronen, Dr Hadas Tamir, Dr Hagit Achdout, Dana Stein, Dr Ofir Israel, Dr Adi Beth-Din, Dr Sharon Melamed et Dr Shay Weiss de l’Institut israélien de recherche biologique.