Intégrase de VIH-1 : l'hélice α4 site d'interaction de l'ADN viral et des inhibiteurs

par Zeina Hobaika

Thèse de doctorat en Structure, fonction et ingéniérie des protéines

Sous la direction de Olivier Mauffret.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .


  • Résumé

    Dans ce mémoire nous rapportons un travail consacré aux interactions de l'intégrase de VIH-1 avec l'ADN viral et de deux inhibiteurs de la famille des DKA avec l'intégrase et l'ADN, en nous concentrant sur l'impact de l'ion magnésium sur ces interactions. L'intégrase de VIH-1 catalyse l'intégration de l'ADN viral dans l'ADN cellulaire via un mécanisme en 2 étapes : la maturation de l'ADN viral et le transfert de brin. Pour cette étude nous avons utilisé un modèle simplifié mis au point dans notre laboratoire consistant en (1) une hélice (α4) de l'intégrase reconnue pour son implication dans la reconnaissance spécifique de l'ADN viral et d'oligonucléotides reproduisant les extrémités de l'ADN viral processé e non processé et (2) plusieurs méthodes spectroscopiques (absorption dans l'ultra violet, dichroïsme circulaire, fluorescence et résonance magnétique nucléaire). L'analyse des résultats montre qu'ils sont extrapolables à l'enzyme entière. Les résidus importants pour l'activité de l'intégrase et le caractère infectieux du virus participent à l'interaction avec l'ADN. Le rôle du magnésium est déterminant pour la discrimination des sites spécifiques et non spécifiques. Sur l'ADN non processé il renforce l'énergie de la liaison spécifique avec l'hélice ot4 alors qu'il diminue l'énergie de la liaison non spécifique. Avec l'ADN processé seule subsiste l'interaction de faible énergie non spécifique démontrant que le dinucléotide GT à l'extrémité de l'ADN viral partage des liaisons stabilisatrices avec l'hélice α4 de l'intégrase. Les inhibiteurs DKA utilisés interagissent à la fois avec l'hélice α4 et l'ADN viral. Cette dernière interaction avait été suggérée mais jamais démontrée jusqu'à maintenant. Les énergies d'interaction de l'inhibiteur avec l'hélice α4 sont cependant trop faibles pour rivaliser avec l'interaction spécifique de l'hélice α4 avec l'ADN non processé. Par contre elles sont suffisamment fortes pour concurrencer l'interaction de faible énergie non spécifique entre l'hélice α4 et l'ADN une fois processé, expliquant de ce fait pourquoi les inhibiteurs sont plus efficaces sur l'étape de transfert que sur l'étape de maturation. Ainsi, le modèle simplifié peut être utile dans la recherche de nouveaux inhibiteurs de l'intégrase agissant sur l'étape soit de maturation soit de transfert de brins.

  • Titre traduit

    α4 helix of HIV-1 integrase : site of interaction with viral DNA and inhibitors


  • Résumé

    We studied interactions of HIV 1 integrase (IN) with viral DNA and two inhibitors of the DKA (diketoacids) family focusing our attention on the impact of magnesium ions (Mg²⁺c) on thèse interactions. IN catalyzes the integration of viral DNA into cell DNA through a two steps mechanism: the 3'processing of viral DNA and the strand transfer. For this aim, we used a simple model conceived in our laboratory, consisting in: (1) an analogue of the α4 helix of IN, shown to be implicated in the specific recognition of viral DNA and (2) of two 17 base pair oligonucleotides corresponding to the processed and the unprocessed end of LTR DNA. The study was performed using several spectroscopic methods (UV absorption, circular dichroism, fluorescence and nuclear magnetic resonance). Results obtained from the model can be extrapolated to the entire enzyme. Several residues known to be important for IN activity and virus infectivity participate to the interaction with DNA. Magnesium is crucial for the specific and non specific binding sites discrimination. It reinforces the specific binding affinity of α4 helix for unprocessed DNA while it weakens the non specific binding affinity, suggesting that the first binding resorts to hydrogen bonds and hydrophobic interactions and the second to ionic interactions. After processing, only remains the weak and non specific affinity proving that the GT3 dinucleotide at the LTR end is needed for the specific binding of the IN ot4 helix to viral DNA. The couple of DKA inhibitors studied here interact with both the oc4 helix and the viral DNA. The latter interaction although suggested had never been shown until now. However, the affinity of DKAs for the oc4 helix is weak so that DKAs cannot compete with the specific interaction of α4 helix with unprocessed DNA. On the other hand, DKA interactions are strong enough to compete with the non specific binding of α4 helix with the processed DNA. This explains why the DKA inhibitors are more efficient on the strand transfer reaction than on the 3'processing reaction. Thus, the use of simple model can. Be helpful in the research of new inhibitors of IN disturbing the integration process.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (240 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 431 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 025
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.