Los coronavirus como el coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV) causan dificultad respiratoria grave con altas tasas de mortalidad. La glicoproteína de pico (S) es un determinante del rango de hospedadores y es el objetivo de los anticuerpos neutralizantes y el desarrollo de vacunas de subunidades. Describimos una estrategia de ingeniería para la estabilización de proteínas S solubles en la conformación de prefusión, que da como resultado una expresión mucho mayor, homogeneidad conformacional y la obtención de potentes respuestas de anticuerpos. Las estructuras crio-EM de la proteína MERS-CoV S estabilizada en un complejo con un anticuerpo neutralizante dirigido por el tallo proporcionan una base molecular para los requisitos de proteasa de la célula huésped e identifican un sitio de presión inmunitaria. También definimos cuatro estados conformacionales del trímero en los que cada dominio de unión al receptor se empaqueta en el vértice distal de la membrana o se rota en una conformación accesible al receptor.
El coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV) es un betacoronavirus de linaje C que desde su aparición en 2012 ha provocado brotes en poblaciones humanas con tasas de letalidad de ~ 36%. Como en otros coronavirus, la glicoproteína de pico (S) de MERS-CoV media el reconocimiento del receptor y la fusión de membranas y es el objetivo principal de la respuesta inmune humoral durante la infección. Aquí utilizamos un diseño basado en la estructura para desarrollar una estrategia generalizable para retener las proteínas del coronavirus S en la conformación de prefusión antigénicamente óptima y demostrar que nuestro inmunógeno diseñado es capaz de obtener altos títulos de anticuerpos neutralizantes contra MERS-CoV. También determinamos estructuras de alta resolución del ectodominio trimérico MERS-CoV S en complejo con G4, un anticuerpo neutralizante dirigido por tallo. Las estructuras revelan que G4 reconoce un bucle glicosilado que es variable entre los coronavirus y definen cuatro estados conformacionales del trímero en los que cada dominio de unión al receptor está empaquetado de manera apretada en el ápice distal de la membrana o girado en una conformación accesible al receptor. Nuestros estudios sugieren un mecanismo potencial para el inicio de la fusión a través de eventos secuenciales de unión al receptor y proporcionan una base para el diseño basado en la estructura de las vacunas contra el coronavirus.
