Des scientifiques de Scripps Investigation et du Los Alamos National Laboratory ont mis au issue une méthode pour cartographier avec des détails sans précédent les fourrés de molécules de sucre glissantes qui aident à protéger le VIH du système immunitaire.




La cartographie de ces boucliers donnera aux chercheurs une compréhension additionally complète des raisons pour lesquelles les anticorps réagissent à certaines taches du virus mais pas à d’autres, et peut façonner la conception de nouveaux vaccins qui ciblent les web pages les as well as vulnérables et les furthermore accessibles du VIH et d’autres virus.

Une nouvelle méthode d'imagerie révèle le bouclier sucré du VIH avec des détails sans précédent

Les molécules de sucre, ou « glycanes », sont lâches et filandreuses, et fonctionnent comme des boucliers parce qu’elles sont difficiles à saisir pour les anticorps et à bloquer l’accès à la floor de la protéine. Les boucliers se forment sur les protéines de pointe les as well as externes du VIH et de nombreux autres virus, y compris le SARS-CoV-2, le coronavirus responsable du COVID-19, car ces virus ont développé des web pages sur leurs protéines de pointe où les molécules de glycane – normalement abondantes dans les cellules – – s’attachera automatiquement.


« Nous avons maintenant un moyen de capturer toutes les buildings de ces boucliers glycanes constamment fluctuants, qui déterminent dans une massive mesure où les anticorps peuvent et ne peuvent pas se lier à un virus tel que le VIH », déclare l’auteur principal de l’étude, Zachary Berndsen, PhD, un associé de recherche postdoctorale dans le laboratoire de biologie structurale du professeur de recherche Scripps Andrew Ward, PhD.

La même flexibilité ondulée qui rend ces molécules sucrées résistantes aux anticorps les a rendues impossibles pour les chercheurs à capturer avec l’imagerie traditionnelle à l’échelle atomique. Dans la nouvelle étude, qui apparaît dans les Actes de la National Academy of Sciences, les scientifiques ont développé des techniques qui, pour la première fois, permettent de cartographier en détail ces molécules insaisissables à la floor de la protéine de pointe du VIH, connue sous le nom de  » Env.  »

L’équipe de recherche Scripps a collaboré avec le laboratoire de Gnana Gnanakaran, PhD, chercheur au Laboratoire national de Los Alamos, qui est équipé de ressources de calcul haute general performance qui ont permis de nouvelles approches pour modéliser les glycanes.

Les chercheurs ont combiné une méthode d’imagerie à l’échelle atomique appelée cryo-microscopie électronique (cryo-EM) avec une modélisation informatique sophistiquée et une procedure d’identification de molécule appelée spectrométrie de masse spécifique au internet site ainsi des molécules très flexibles comme les glycanes n’apparaîtront que sous forme de flou, si elles apparaissent du tout.

Mais en intégrant cryo-EM aux autres systems, les chercheurs ont pu récupérer ce signal glycane perdu et l’utiliser pour cartographier les web-sites de vulnérabilité à la area d’Env.

« C’est la première fois que la cryo-EM est utilisée avec la modélisation informatique pour décrire la composition du bouclier viral en détail atomique », déclare Srirupa Chakraborty, PhD, co-auteur principal et chercheur postdoctoral au laboratoire Gnanakaran à Los Alamos Laboratoire nationwide.

La nouvelle approche combinée a révélé la framework et la character dynamique des glycanes de manière extrêmement détaillée et a aidé l’équipe à mieux comprendre remark ces dynamiques complexes affectent les caractéristiques observées dans les cartes cryo-EM. À partir de cette mine d’informations, l’équipe a observé que les glycanes individuels ne se déplaçaient pas simplement au hasard à la floor de la protéine de pointe, comme on le pensait autrefois, mais s’agglutinaient plutôt en touffes et en fourrés.

« Il y a des morceaux de glycanes qui semblent se déplacer et interagir ensemble », dit Berndsen. « Entre ces microdomaines de glycane se trouve l’endroit où les anticorps ont apparemment la possibilité de se lier. »

Les vaccins expérimentaux contre le VIH reposent sur des protéines Env modifiées et fabriquées en laboratoire pour susciter des réponses anticorps. En principe, l’efficacité de ces vaccins dépend en partie du positionnement et de l’étendue des glycanes de safety sur ces protéines virales de laboratoire. Par conséquent, Berndsen et ses collègues ont appliqué leur méthode pour cartographier les glycanes sur une protéine Env du VIH modifiée, BG505 SOSIP.664, qui est utilisée dans un vaccin anti-VIH en cours d’évaluation dans des essais cliniques.

« Nous avons trouvé des taches à la surface de cette protéine qui seraient normalement couvertes de glycanes mais qui ne l’étaient pas – et cela peut expliquer pourquoi des réponses d’anticorps à ce web-site ont été notées dans les essais de vaccination », dit Berndsen.

Cette découverte, et d’autres dans l’étude, a montré que le bouclier glycane d’Env peut varier en fonction du sort de cellule utilisé pour le produire. Dans les bacterial infections humaines par le VIH, le virus utilise des cellules immunitaires humaines comme usines pour répliquer ses protéines. Mais les protéines virales utilisées pour fabriquer des vaccins sont normalement produites dans d’autres types de cellules de mammifères.

Dans une autre découverte shock, l’équipe a observé que lorsqu’ils utilisaient des enzymes pour éliminer lentement les glycanes de HIV Env, la protéine entière commençait à se désagréger. Berndsen et ses collègues soupçonnent que le bouclier glycane d’Env, qui a été considéré comme une very simple défense contre les anticorps, peut également jouer un rôle dans la gestion de la forme et de la stabilité d’Env, en le maintenant prêt pour l’infection.

L’équipe espère que leurs nouvelles méthodes de cartographie des glycanes seront particulièrement utiles dans la conception et le développement de vaccins – et pas seulement pour le VIH. De nombreuses strategies peuvent être appliquées directement à d’autres virus protégés par des glycanes, tels que les virus de la grippe et les coronavirus, et peuvent être étendues à certains cancers dans lesquels les glycanes jouent un rôle clé, selon les chercheurs.