Micrographie électronique à transmission (TEM) du virus Zika. Crédit : Cynthia Goldsmith/Centres pour le contrôle et la prévention des maladies
Les virus ont un matériel génétique limité – et peu de protéines – donc tous les éléments doivent travailler très dur. Zika est un excellent exemple ; le virus ne produit que 10 protéines. Maintenant, dans une étude publiée dans la revue Pathogènes PLOSdes chercheurs de Sanford Burnham Prebys ont montré comment le virus fait autant avec si peu et ont peut-être identifié une vulnérabilité thérapeutique.
Dans l'étude, l'équipe de recherche a montré que l'enzyme de Zika, NS2B-NS3, est un outil polyvalent avec deux fonctions essentielles : briser les protéines (une protéase) et diviser son propre ARN double brin en simples brins (une hélicase).
“Nous avons découvert que le complexe enzymatique du Zika change de fonction en fonction de sa forme”, explique Alexey Terskikh, Ph.D., professeur agrégé à Sanford Burnham Prebys et auteur principal de l'article. “En conformation fermée, elle agit comme une protéase classique. Mais elle alterne ensuite entre les conformations ouvertes et super-ouvertes, ce qui lui permet de saisir puis de libérer un seul brin d'ARN – et ces fonctions sont essentielles à la réplication virale.”
Zika est un virus à ARN qui fait partie d'une famille d'agents pathogènes mortels appelés flavivirus, qui comprennent le Nil occidental, la dengue, la fièvre jaune, l'encéphalite japonaise et d'autres. Le virus est transmis par les moustiques et infecte les cellules utérines et placentaires (entre autres types de cellules), ce qui le rend particulièrement dangereux pour les femmes enceintes. Une fois à l’intérieur des cellules hôtes, le virus les réorganise pour produire davantage de Zika.
Comprendre Zika au niveau moléculaire pourrait avoir un énorme bénéfice : une cible thérapeutique. Il serait difficile de créer des médicaments sûrs ciblant les domaines de l’enzyme nécessaires aux fonctions de la protéase ou de l’hélicase, car les cellules humaines possèdent de nombreuses molécules similaires. Cependant, un médicament qui bloque les changements conformationnels du Zika pourrait être efficace. Si le complexe ne peut pas changer de forme, il ne pourra pas remplir ses fonctions critiques et aucune nouvelle particule Zika ne sera produite.
Une machine efficace
Les chercheurs savent depuis longtemps que l’enzyme essentielle de Zika était composée de deux unités : NS2B-NS3pro et NS3hel. NS2B-NS3pro remplit des fonctions de protéase, coupant de longs polypeptides en protéines Zika. Cependant, les capacités de NS2B-NS3pro à se lier à l'ARN simple brin et à aider à séparer l'ARN double brin lors de la réplication virale n'ont été découvertes que récemment.
Dans cette étude, les chercheurs se sont appuyés sur des structures cristallines récentes et ont utilisé la biochimie des protéines, la polarisation de fluorescence et la modélisation informatique pour disséquer le cycle de vie de NS2B-NS3pro. NS3pro est relié à NS3hel (l'hélicase) par un court lieur d'acide aminé et devient actif lorsque le complexe est dans sa conformation fermée, comme un accordéon fermé. La liaison de l’ARN se produit lorsque le complexe est ouvert, alors que le complexe doit passer par la conformation super-ouverte pour libérer l’ARN.
Ces changements conformationnels sont pilotés par la dynamique de l'activité de NS3hel, qui étend le lieur et finalement « tire » sur le NS3pro pour libérer l'ARN. NS3pro est ancré à l'intérieur du réticulum endoplasmique (RE) de la cellule hôte, un organite clé qui aide à guider les protéines cellulaires vers leurs destinations appropriées, via NS2B et, en conformation fermée, coupe le polypeptide Zika, aidant ainsi à générer toutes les protéines virales. .
De l'autre côté du lieur, NS3hel sépare l'ARN double brin de Zika et remet commodément un brin à NS3pro, qui possède des « fourches » chargées positivement pour s'accrocher à l'ARN chargé négativement.
“Il y a une très belle rainure de charges positives”, explique Terskikh. “Ainsi, l'ARN suit naturellement ce sillon. Ensuite, le complexe passe à la conformation fermée et libère l'ARN.”
Lorsque NS3hel s’étend pour saisir l’ARN double brin, il entraîne le complexe avec lui ; cependant, comme le NS3pro est ancré dans la membrane ER et que le lieur ne peut s'étendre que jusqu'à présent, le complexe s'enclenche dans la conformation super-ouverte et libère de l'ARN. Le complexe se détend ensuite et revient à la conformation ouverte, prêt pour un nouveau cycle.
Pendant ce temps, lorsque NS3pro détecte un polypeptide viral à couper, il force le complexe à adopter une conformation fermée, devenant ainsi une protéase. Les auteurs appellent ce processus « le ver inversé », car la saisie et la libération de l'ARN simple brin ressemblent aux mouvements du ver, mais vers l'arrière, avec les mâchoires (la protéase) à la traîne.
En plus de fournir une cible thérapeutique possible pour Zika, cette compréhension détaillée pourrait être appliquée à d’autres flavivirus, qui partagent une machinerie moléculaire similaire.
“Des versions du complexe NS2B-NS3pro se retrouvent dans tous les flavivirus”, explique Terskikh. “Cela pourrait potentiellement constituer une toute nouvelle classe de cibles médicamenteuses pour plusieurs virus.”
Plus d'information:
Sergey A. Shiryaev et al, Double fonction de la protéase NS2B-NS3 du virus Zika, Pathogènes PLOS (2023). DOI : 10.1371/journal.ppat.1011795
Fourni par Sanford-Burnham Prebys
Citation: Une étude révèle la machinerie de transformation de Zika et une possible vulnérabilité (9 décembre 2023) récupéré le 9 décembre 2023 sur
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