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Enregistrement W3176948346 · doi:10.1101/2021.06.23.449282

Structure, activity and inhibition of human TMPRSS2, a protease implicated in SARS-CoV-2 activation

2021· preprint· en· W3176948346 sur OpenAlexafffund
Bryan J. Fraser, Serap Beldar, Almagul Seitova, Ashley Hutchinson, Dhiraj Mannar, Yanjun Li, Daniel Kwon, Ruiyan Tan, Ryan P. Wilson, Karoline Leopold, Sriram Subramaniam, Levon Halabelian, C.H. Arrowsmith, François Bénard

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSARS-CoV-2 and COVID-19 Research
Établissements canadiensPrincess Margaret Cancer CentreStructural Genomics ConsortiumUniversity of TorontoUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesOffice of ScienceGenentechOntario GenomicsNational Institutes of HealthInnovative Medicines InitiativeWellcome TrustOffice of Research Infrastructure Programs, National Institutes of HealthGenome CanadaBayerPfizerOntario Genomics InstituteEuropean Federation of Pharmaceutical Industries and AssociationsMerck KGaAArgonne National LaboratoryU.S. Department of Energy
Mots-clésEctodomainTMPRSS2ProteasesSerine proteaseProteaseTransmembrane proteinBiologyCoronavirusEnzymeViral entryBiochemistryVirusVirologyChemistryViral replicationReceptorCoronavirus disease 2019 (COVID-19)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT Transmembrane protease, serine 2 (TMPRSS2) has been identified as key host cell factor for viral entry and pathogenesis of SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2). Specifically, TMPRSS2 proteolytically processes the SARS-CoV-2 Spike (S) Protein, enabling virus-host membrane fusion and infection of the lungs. We present here an efficient recombinant production strategy for enzymatically active TMPRSS2 ectodomain enabling enzymatic characterization, and the 1.95 Å X-ray crystal structure. To stabilize the enzyme for co-crystallization, we pre-treated TMPRSS2 with the synthetic protease inhibitor nafamosat to form a stable but slowly reversible (15 hour half-life) phenylguanidino acyl-enzyme complex. Our study provides a structural basis for the potent but non-specific inhibition by nafamostat and identifies distinguishing features of the TMPRSS2 substrate binding pocket that will guide future generations of inhibitors to improve selectivity. TMPRSS2 cleaved recombinant SARS-CoV-2 S protein ectodomain at the canonical S1/S2 cleavage site and at least two additional minor sites previously uncharacterized. We established enzymatic activity and inhibition assays that enabled ranking of clinical protease inhibitors with half-maximal inhibitory concentrations ranging from 1.7 nM to 120 μM and determination of inhibitor mechanisms of action. These results provide a body of data and reagents to support future drug development efforts to selectively inhibit TMPRSS2 and other type 2 transmembrane serine proteases involved in viral glycoprotein processing, in order to combat current and future viral threats. SUMMARY PARAGRAPH Viruses hijack the biochemical activity of host proteins for viral invasion and replication. Transmembrane protease, serine-2 (TMPRSS2) is a surface-expressed protease implicated in the activation of influenza A, influenza B, and coronaviruses, including SARS-CoV-2, to drive efficient infection of the lungs 1–5 . TMPRSS2 is an attractive target for antiviral therapies, as inhibiting its proteolytic activity blocks efficient viral entry 5,6 . However, a structural and biochemical understanding of the protease has remained elusive and no selective inhibitors are available. We engineered on-demand activatable TMPRSS2 ectodomain and determined the 1.95 Å X-ray crystal structure of the stabilized acyl-enzyme after treatment with nafamostat, a protease inhibitor under investigation as a COVID-19 therapeutic. The structure reveals unique features of the TMPRSS2 substrate recognition pocket and domain architecture, and explains the potent, but nonselective inhibition by nafamostat. TMPRSS2 efficiently cleaved the SARS-CoV-2 S protein at the canonical S1/S2 site as well as two minor sites previously uncharacterized. We further established a robust enzymatic assay system and characterized inhibition by two additional clinical protease inhibitors under study for COVID-19, camostat and bromhexine. Our results provide a body of data and reagents to enable ongoing drug development efforts to selectively inhibit TMPRSS2 and other TTSPs involved in viral glycoprotein processing, in order to combat current and future viral threats.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,224
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,311
Écart entre enseignants0,275 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations22
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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