Etude structurale et biophysique du complexe forme entre la cytidine deaminase humaine apobec3g et le facteur d'infectivité virale du VIH-1

par Séverine Freisz

Thèse de doctorat en Biologie structurale

Sous la direction de Eric Ennifar.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .


  • Résumé

    Le génome des lentivirus, dont celui du VIH-1, code pour des protéines auxiliaires dont la protéine Vif (Viral infectivity factor) qui interagit avec l’ARN génomique lors de l’assemblage du virus. Vif est nécessaire à la réplication du virus dans les cellules non permissives. Cette restriction est due à la présence dans ces cellules d’un facteur contre carré par la présence de Vif. Ce facteur appartient à une famille d’enzymes qui déaminent des cytosines en uraciles dans l’ADN et/ou l’ARN, APOBEC. Sans Vif, APOBEC-3G et APOBEC-3F sont encapsidés dans la particule virale et altèrent la séquence du génome du VIH-1. Vif induit la dégradation d’APOBEC-3G/3F par le protéasome, empêchant son encapsidation dans les particules virales. Il n’existe aucune information structurale sur la protéine Vif et seule la structure du site de déamination en C-terminal d’APOBEC-3G est connue. Pour comprendre les interactions entre A3/Vif, nous avons tenté de déterminer la structure cristallographique de ce complexe. Nos tentatives de surproduction et de purification des protéines Vif et APOBEC seules sont restées vaines. Notre hypothèse de travail repose principalement sur la spécificité de reconnaissance entre Vif et A3G, nous avons choisi une stratégie de co-expression. La co-expression A3/Vif avec nos constructions n’aillant pas été concluante, nous nous sommes tournés vers la stratégie co-ESPRIT qui permet de tester l’expression et la solubilité de 30000 constructions et d’identifier un domaine soluble de l’une des protéines. Nos études montrent que Vif est capable d’interagir avec le même domaine de TAR que la protéine Tat. Tat est la cible d’inhibiteurs empêchant son interaction avec TAR, nous avons testé l’inhibition de l’interaction entre Vif et TAR par ces composés. Les informations apportées par une structure 3D du complexe serviraient de base pour l’élaboration de molécules capables de contrer la dégradation d’APOBEC.

  • Titre traduit

    Structural studies of the interaction between apobec3 human cytidine deaminase and the HIV-1 viral infectivity factor (VIF)


  • Résumé

    Unlike others retroviruses, the genome of lentiviruses encode several regulatory proteins. The HIV-1 Vif protein plays an essential role in the regulation of the infectivity of HIV-1 virion and in vivo pathogenesis. Vif functions to counteract anti-HIV-1 cellular factors in non permissive cells (fig. 1), APOBEC-3G and APOBEC-3F (APOlipoprotein B mRNA-Editing enzyme Catalytic polypeptide-like). APOBEC-3G/F are human antiviral cytidine deaminases and RNA editing enzymes that deaminate dC to dU in the minus strand DNA of HIV-1, resulting in G to A hypermutation in the plus strand DNA. This hypermutation results either into a degradation of U-rich DNA strands by uracyl-DNA glycosylase (thus inhibiting the viral genome reverse transcription) or into the production of aberrant viral proteins. The Vif protein interacts with APOBEC-3G/F and thereby serves as an adapter to recruit APOBEC3G/F to a cullin5 ECS E3 ubiquitin ligase. Formation of this complex result in the polyubiquitination and subsequent proteasome-mediated degradation of APOBEC-3G/F in virus producing cells. The mechanism of Vif/APOBEC-3 recognition is however still unknown. To date little structural data is available on HIV-1 Vif protein and APOBEC-3G/F proteins. This lack of information is due to the difficulty of expressing high levels of soluble protein using either prokaryotic or baculovirus expression systems. We used a co-expression strategy in order to solve this expression problem. Co-expression offers the possibility of co-folding protein partners that would otherwise be insoluble if expressed alone, just as APOBEC-3G/F and Vif, and can enable in vivo reconstitution with higher yields of the desired complex. The goal of our studies was the determination of the X-ray structure of the Vif-APOBEC-3G/F interaction. Understanding this molecular recognition might be useful to direct structure-based design of drugs that acts by inhibiting the action of Vif and lead to a new class of anti-HIV drugs.

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  • Détails : 1 vol. (223 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 199-223

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;1181

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  • Cote : 2011STRA6167
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