Analisi Sito-Specifica Delle Strutture Polisaccaridiche Presenti sulla proteina Spike di Sars-Cov-2

Riassunto e traduzione dell’articolo: Yasunori Watanabe, Joel D. Allen, Daniel Wrapp, Jason S. McLellan, Max Crispin, Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike, Science.

Riassunto e traduzione a cura di: Valeria Gradinati; Revisionato: Marianna Coppola

Articolo Originale Pubblicato il 4 maggio 2020

Analisi della proteina spike (S) di SARS-CoV-2 e mappatura dei siti specifici interessati da glicosilazione lungo la proteina S virale trimerica. Queste conoscenze saranno utili nel corso della valutazione clinica e del controllo di nuovi potenziali vaccini.

INTRODUZIONE E SCOPO DELLO STUDIO

La proteina spike (S) di SARS-CoV-2 è una glicoproteina di fusione trimerica di classe I il cui bersaglio è l’Enzima Convertitore dell’Angiotensina 2 (ACE2). Essa presenta due subunità, una regolante l’entrata del virus nella cellula (S1), e una responsabile del processo di fusione della membrana (S2). La proteina S rappresenta l’obiettivo primario della risposta umorale dell’ospite; pertanto, risulta essere di grande interesse per la progettazione di vaccini. Questo studio contiene un’analisi volta alla comprensione della glicosilazione delle proteine S ricombinanti virali, la quale rappresenterà uno strumento determinante per lo sviluppo e la traslazione clinica di vaccini contenenti porzioni glicoproteiche virali.

RISULTATI

GLICOSILAZIONE VIRALE :

  • Influenza la patologia virale (ripiegamento e stabilità delle proteine virali) e il tropismo
  • Scherma epitopi virali specifici dalla neutralizzazione operata dagli anticorpi, in particolare a livello dei siti di legame recettoriale – una caratteristica che si ritrova in altri coronavirus (SARS-CoV-1), ma anche in HIV-1 Env, virus dell’influenza HA, e LASV GPC
  • Può influenzare il traffico di immunogeni ricombinanti in direzione dei centri germinali

ALL’INTERNO DELLA CELLULA OSPITE: SARS-Cov-2 forma i suoi virioni inserendosi all’interno del lume del reticolo endoplasmatico-Golgi compartimento intermedio (ERGIC),  dove le sue glicoproteine vengono processate da degli enzimi naturalmente presenti nell’apparato del Golgi. L’ingombro sterico derivante dall’alta densità di glicani sui virioni, in combinazione con l’architettura proteica locale, impedisce un normale processo di maturazione per i glicani, risultando così in un’alterazione dei residui zuccherini, ovvero nella comparsa di glicani oligomannosidici. Questi ultimi sono parte integrante della struttura nativa della proteina virale e proprio per questo motivo la loro presenza dovrebbe essere confermata da un’analisi volta all’identificazione specifica di carboidrati complessi. Essi dovrebbero inoltre essere attentamente preservati durante la produzione di un vaccino efficace.

GLICOSILAZIONE SITO-SPECIFICA DI SARS-CoV-2

Le composizioni polisaccaridiche sono state esattamente determinate per tutti i 22 residui azotati (amminici) disponibili. Le tipologie di glicosilazione e i siti di particolare interesse sono riportati nella lista sottostante:

  • OLIGOMANNOSIDICA: N234, N709. La struttura predominante osservata è Man5GlcNAc2.  Questo componente rappresenta una caratteristica unica di SARS-CoV-2 dato che impedisce il processamento enzimatico endogeno. Infatti, Man5GlcNAc2 è un substrato povero per GlcNacT-I, un enzima presente a livello dell’apparato del Golgi e coinvolto nella formazione di glicani di tipo ibrido o complesso. I residui oligomannosidici sono largamente distribuiti tra le subunità S1 e S2 e probabilmente protetti dalle relative componenti proteiche
  • IBRIDA: N61, N122, N603, N717, N801, e N1074. Residui costituiti da glicani oligomannosidici e complessi
  • COMPLESSA: si ritrova principalmente in siti difficilmente accessibili come le strutture a loop (N74, N149) e le estremità C-terminali nei pressi della membrana (N1158, N1173, N1194)

I siti non glicosilati sono pochi e non rilevanti ai fini dell’immunogenicità del virus. Similarmente, il processo di O-glicosilazione non sembra avere rilevanza quando la proteina S si trova nella sua conformazione nativa. 

Il contenuto medio di oligomannosio all’interno della cellula ospite è inferiore rispetto a quello osservato nel caso di altre glicoproteine virali, quali HIV-1 Env e LASV GPC, le quali tipicamente contengono anche aggregati mannosidici. Quest’ultima caratteristica si ritrova in MERS-Cov-S, ma non in SARS-Cov-1 o SARS-Cov-2. Uno scudo polisaccaridico più debole potrebbe essere vantaggioso per poter suscitare un’efficace risposta anticorpale.

CONCLUSIONE

Questo studio fornisce un’analisi dettagliata riguardo alle caratteristiche uniche della glicazione sito-specifica della proteina trimerica spike (S) di fusione di SARS-CoV-2 ripiegata nella sua forma nativa. Queste informazioni saranno di notevole importanza ai fini del controllo qualitativo degli antigeni prodotti per i kit di test sierologici e per verificare l’integrità degli immunogeni contenuti in vaccini disegnati su glicoproteine virali, sia nella fase di scoperta che in quella dei successivi step di sviluppo.

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Siamo un gruppo di medici, biologi, e ricercatori. Scriviamo in associazione con AIRIcerca in capacità privata (non rappresentiamo le rispettive istituzioni!) nel tentativo di aiutare i medici italiani che stanno affrontando l’epidemia Covid19. Controlliamo costantemente la letteratura scientifica e forniamo brevi riassunti in italiano peer-reviewed (troverete per ogni riassunto il nome di chi lo ha scritto e chi lo ha revisionato). Per agevolare la ricerca delle informazioni, assegnamo delle parole-chiave ad ogni riassunto. Speriamo in questo modo di fornire una versione concisa e in italiano di quanto di nuovo ha da offrire la letteratura scientifica sull’epidemia.

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