Structure et fonction d'un ligand d'ESCRT-III, LgD/CC2D1A

Structure and function of a ESCRT-III ligand, LgD/CC2D1A, involved in HIV virus budding

• Auteur / Autrice : Nicolas Martinelli
• Direction : Winfried Weissenhorn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 13/12/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biologie Structurale des interactions entre Virus et Cellule Hôte
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European molecular biology laboratory (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Carlo Petosa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Winfried Weissenhorn
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Bressanelli, Denis Gerlier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Nanobiotechnologie

Mots clés libres

ESCRT

Bourgeonnement

VIH

Voie Endosomale

Cristallographie

Complexe de protéines

ESCRT

Budding

HIV

Endosomal Pathway

Protein Complex

Résumé

Le bourgeonnement est l'étape finale du cycle viral du virus VIH. Les particules virales vont devoir modifier la topologie de la membrane plasmique afin de promouvoir leur libération dans le milieu extracellulaire ; cette étape est réalisée par le recrutement de protéines ESCRT (en particulier CHMP4 et CHMP2) au point de bourgeonnement. A ce jour, les détails moléculaires de ce recrutement sont méconnus. Lethal Giant Discs (LgD) a été décrite dans la littérature comme un régulateur du traffic endosomal, et une interaction avec CHMP4B a été proposée pour l'orthologue humain CC2D1A. Un point majeur de ce travail aura été de caractériser l'interaction CC2D1A.CHMP4B, mais également de mieux comprendre l'organisation de la protéine. En particulier j'ai résolu la structure d'un fragment de LgD à 2.4 Å, comprenant une région hélicale et un domaine C2 en c-terminal. En outre, nous montrons que CC2D1A inhibe la capacité de CHMP4B à polymériser in vitro. A partir d'une structure cristallographique de CHMP4B et de données biochimiques, nous montrons que le site d'interaction de CC2D1A sur CHMP4B est impliqué dans la polymérisation de CHMP4B, et important pour la fonction de la protéine dans le contexte du bourgeonnement du HIV. Un projet parallèle m'a également conduit à définir un protocole de purification de la protéine CHMP2B recombinante sous forme monomérique, cet isoforme ayant été récemment impliqué dans la formation de structures tubulaires à la membrane plasmique et dans des activités de scission membranaire. En particulier, j'ai pû caractériser la protéine en présence de liposomes et préciser de nouveaux partenaires cellulaires.

Budding is the final step of HIV infection. Viral particles will have to modify the topology of the plasma membrane in order to achieve their correct release from the infected cell, by recruiting ESCRT proteins at the budding point, and among them CHMP4 and CHMP2 isoforms. So far, the molecular details of this recruitment are not precisely known.. Lethal Giant Discs (LgD) has been descibed in the litterature as a regulator of endosomal trafficking, and an interaction with CHMP4B has been proposed. A major point of this research is to propose a structural basis for this interaction, as well as a better understanding of the role and general organization of LgD/CC2D1A. The crystal structure of a LgD fragment (comprising a predicted coiled-coil motif and a c-terminal C2 domain) was solved in our lab at 2.4 A. Moreover, we show that CC2D1A impairs in vitro the ability of CHMP4B to polymerize. Based on a crystallographic structure of CHMP4B and biochemical data, we also show that the binding site of CC2D1A on CHMP4B is itself involved in polymerization, in the context of HIV budding. As a side project, I've also set up a protocole to obtain pure monomeric CHMP2B, which has been shown to polymerize at the plasma membrane, and I've characterized the protein in the presence of liposomes, along with new partners.