Dans un article publié le 28 février dans la revue eVieune équipe de chercheurs dirigée par Alexander Ploss de Princeton règle un débat sur une protéine clé de l’hépatite E (Hep E), qui pourrait ouvrir la voie au développement de traitements pour un minuscule virus qui constitue une menace démesurée pour la santé publique dans le monde entier.
Dans leur article, les chercheurs présentent un nouveau modèle qui détaille la structure et la fonction d’une protéine de l’hépatite E.
« L’hépatite E est un virus à ARN mal compris qui est responsable d’environ 3 millions d’infections symptomatiques et d’environ 70 000 décès par an », a déclaré Ploss, professeur au Département de biologie moléculaire de Princeton.
L’hépatite E est généralement transmise par la contamination fécale de l’eau, des aliments ou des surfaces, de sorte que la maladie virale est plus fréquente dans les régions où l’assainissement est médiocre. Cependant, des épidémies surviennent également dans des endroits bien sanitaires lorsque les gens mangent des aliments contaminés tels que le chameau ou le porc. Les personnes infectées peuvent souffrir de fièvre, de nausées et de jaunisse ; et bien que la plupart se rétablissent en deux à huit semaines, l’infection peut également devenir chronique. Chez certains, c’est mortel.
« Malheureusement, de nombreux décès surviennent chez les femmes enceintes et leurs enfants à naître en fin de grossesse, et parmi les immunodéprimés », a déclaré Ploss.
Actuellement, seule la Chine a autorisé un vaccin pour prévenir l’infection par l’hépatite E, et il n’existe aucun médicament disponible pour traiter la maladie une fois l’infection établie. Les dégâts causés par l’hépatite E sont d’autant plus remarquables que le virus est si petit ; son génome a une longueur d’environ 7 200 nucléotides et contient des instructions pour fabriquer seulement trois protéines.
« La structure et la fonction de la plus grande protéine de l’hépatite E, appelée cadre de lecture ouvert 1 – ORF1 – sont mal comprises », a déclaré Ploss.
ORF1 est une protéine multifonctionnelle dont le travail consiste à faire des copies du matériel génétique du virus pour l’incorporer dans de nouveaux virions. Sur sa longueur, il contient plusieurs régions distinctes qui remplissent chacune des fonctions différentes. Beaucoup de ces régions ont déjà été caractérisées, mais la taille et la complexité d’ORF1 ont rendu la protéine si difficile à étudier que, jusqu’à présent, les chercheurs ne comprenaient toujours pas comment une région de celle-ci fonctionne.
« Notre travail visait à déchiffrer le fonctionnement d’une région particulière d’ORF1, car il y a actuellement un débat dans le domaine sur ce sujet », a déclaré Robert LeDesma, un Ph.D. diplômé et premier auteur de l’étude, qui a effectué la recherche en tant qu’étudiant diplômé dans le laboratoire de Ploss.
Le débat tourne autour de l’idée que cette partie d’ORF1 pourrait fonctionner comme une protéase (c’est-à-dire une protéine qui coupe d’autres protéines). De nombreux virus codent une protéase dans leurs génomes, soit pour transformer les protéines virales en leur forme active, soit pour arrêter les protéines de l’hôte qui peuvent contrer l’infection. Cependant, lorsque leurs expériences initiales n’ont pas soutenu l’idée que cette région a une activité protéasique, l’équipe de Princeton a dû envisager d’autres hypothèses.
Une caractéristique frappante de la zone qu’ils étudiaient était la présence d’un motif, ou motif, contenant huit instances de l’acide aminé cystéine. Ce motif apparaît dans chaque génome de l’hépatite E étudié jusqu’à présent, ce qui suggère qu’il est assez important pour ORF1. En effet, l’équipe de Princeton a découvert que l’ORF1 ne peut plus aider l’hépatite E à se répliquer si l’un des noyaux centraux de six cystéines est remplacé par un acide aminé différent.
À la recherche d’indices sur ce que cette région mystérieuse pourrait faire, les chercheurs ont recherché dans des bases de données de protéines d’autres protéines contenant le même motif, mais dont la fonction est déjà connue. Une version plus courte du motif contenant seulement six cystéines est présente dans les protéines qui se lient à un ion métallique (comme le magnésium ou le zinc) afin d’aider à stabiliser leur forme tridimensionnelle. LeDesma et ses collègues ont estimé que si la zone contenant le motif riche en cystéine d’ORF1 a une fonction similaire, alors sa forme 3D devrait ressembler à celle des régions de liaison aux métaux dans ces autres protéines.
D’autres équipes de recherche ont essayé en vain de déterminer la forme 3D de cette partie de l’ORF1 en utilisant des approches telles que la spectroscopie RMN et la cristallographie aux rayons X, car cette partie de la protéine est très désordonnée et a tendance à prendre une variété de formes aléatoires plutôt qu’un seul rigide.
Par conséquent, les chercheurs ont plutôt utilisé un algorithme de calcul appelé AlphaFold pour prédire la forme 3D de la région. AlphaFold a prédit que l’ORF1 contient une nouvelle version d’une caractéristique commune aux protéines de liaison aux métaux, connue sous le nom de « doigt de zinc », qui est nécessaire pour interagir avec les ions métalliques. Des expériences ultérieures ont montré que la capacité de se lier à un ion métallique est essentielle pour que ORF1 remplisse ses fonctions dans la réplication virale.
« Nous avons découvert que l’ORF1 se comporte comme un échafaudage moléculaire ; il se lie aux ions métalliques dans la cellule afin de prendre une forme très spécifique qui lui permet de fonctionner correctement », a déclaré LeDesma.
En d’autres termes, les données suggèrent que cette région d’ORF1 ne fonctionne pas comme une protéase, mais plutôt pour soutenir structurellement le reste de la protéine. Avec une image plus claire de l’ORF1, les scientifiques sont désormais mieux placés pour commencer à l’attaquer.
« Notre travail fournit un modèle complet de la structure et de la fonction d’ORF1 qui peut éventuellement contribuer au développement de nouvelles thérapies pour ce pathogène viral humain sous-étudié », a déclaré Ploss.
Plus d’information:
Robert LeDesma et al, les caractéristiques structurelles stabilisées par la coordination des cations divalents dans l’ORF1 du virus de l’hépatite E sont essentielles pour la réplication virale, eVie (2023). DOI : 10.7554/eLife.80529