Identification of a mutation in the spike protein cleavage site in Brazilian strains of wild-type bovine coronavirus

ABSTRACT

The spike (S) protein of coronaviruses, a type I membrane glycoprotein, is primarily responsible for entry into susceptible cells by binding with specific receptors on cells and mediating subsequent virus-cell fusion. The bovine coronavirus (BCoV) S protein is cleaved into two subunits, the N-terminal S1 and the C-terminal S2. The proteolytic cleavage site of S protein is highly conserved among BCoV strains and is located between amino acids 763 and 768 (KRRSRR). This study describes a single mutation in the S protein cleavage site of three Brazilian strains of BCoV detected in diarrheic fecal samples from calves naturally infected. The sequenced PCR products revealed that amino acid sequence of the cleavage site of our strains was KRRSSR, indicating a mutation at amino acid position 767 (R FACE="Symbol">® S). This amino acid substitution occurred due to a single nucleotide substitution in the sequence of DNA corresponding to the proteolytic cleavage site, CGT to AGT. This is the first description of this nucleotide mutation (C to A), which resulted in the substitution of arginine to serine in the S cleavage site. In this study we speculated the probable effects of this mutation in the proteolytic cleavage site using the murine hepatitis coronavirus (MHV) as a comparative model.

RESUMO

A proteína da espícula (S), uma glicoproteína de membrana do tipo I, é primariamente responsável pela entrada do vírus em células susceptíveis por meio da interação inicial com receptores celulares específicos e subseqüente mediação da fusão vírus-célula. A proteína S do coronavírus bovino (BCoV) é clivada em duas subunidades a S1, na região N-terminal e a S2, na região C-terminal. O sítio de clivagem proteolítica da proteína S é altamente conservado entre as estirpes de BCoV e está situado entre os aminoácidos 763-768 (KRRSRR). Este estudo descreve uma mutação no sítio de clivagem da proteína S de três estirpes do BCoV detectadas em amostras fecais diarréicas de bezerros naturalmente infectados no Brasil. O seqüenciamento dos produtos de PCR identificou a seqüência de aminoácidos KRRSSR no sítio de clivagem de nossas amostras, indicando uma mutação na posição 767 (R->S). Esta mutação ocorreu devido a uma única substituição de nucleotídeo no sítio de clivagem proteolítica, alterando o códon CGT para AGT. Esta é a primeira descrição desta mutação de nucleotídeo (C para A), que resultou na substituição do aminoácido arginina por serina no sítio de clivagem da proteína S. Neste estudo também são sugeridos os prováveis efeitos desta mutação no sitio de clivagem proteolítica utilizando o coronavírus da hepatite dos camundongos (MHV) como um modelo comparativo.