Etude structurale de la glycoprotéine G du virus Chandipura : identification d'intermédiaires fonctionnels durant la transition structurale associée à la fusion

• Auteur / Autrice : Eduard Baquero Salazar
• Direction : Yves Gaudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et virologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines de fusion virale

Fusion membranaire

Endocytose

Stomatite vésiculeuse

Vesiculovirus

Novirhabdovirus

Résumé

Les virus enveloppés pénètrent dans les cellules par la fusion membranaire catalysée par des glycoprotéines virales. Les structures cristallines ont fourni, des images statiques des conformation pré- et post-fusion de ces glycoprotéines mais les états intermédiaires restent inconnus. Les glycoprotéines (G) des vésiculovirus forment des assemblages trimériques dans leurs conformations pré- et post-fusion. Ici nous décrivons un unique cristal contenant simultanément un intermédiaire précoce et tardif durant le changement de conformation de la glycoprotéine (G) du virus Chandipura, un vésiculovirus responsable d'encéphalites mortelles. Les deux intermédiaires de G forment un hétérotétramètre (un dimère d'hétérodimère) plat exposant les boucles de fusion à sa surface. La microscopie électronique et la tomographie montrent deux intermédiaires différents à la surface du virus : une structure plate qui induit l'agrégation des virions et une structure allongée monomérique correspondant à l'intermédiaire tardif. Ces résultats ainsi que des données précédemment obtenues sur des mutants de G de plusieurs rhabdovirus, nous permettent de proposeer que le tétramère ou le dimer sont le complexe qui attaque la membrane cible. Dans ce modèle, la transition structurale depuis la forme pré-fusion de G démarre par une étape de monomérisation et se poursuit par une série d'événements au cours de laquelle les monomères sont en mesure de former d'une part le tétramère, au niveau de la zone de contact avec la membrane cible, et d'autre part un réseau de spicules dans leur état post-fusion en dehors de cette zone de contact. Ce dernier réseau serait impliqué dans l'élargissement des pores de fusion.

Enveloped viruses enter cells through a membrane fusion reaction driven by conformational changes of viral fusion glycoproteins. Crystal structures have provided static pictures of pre- and post-fusion conformations for several of these glycoproteins but structures of intermediates are unknown. Vesiculovirus glycoproteins (G) form trimeric assemblies both in their pre- and post- fusion conformation. We report here a single crystal structure containing two different states of G which correspond to an early and a late intermediate during the conformational change of the glycoprotein G of Chandipura virus, a vesiculovirus responsible for deadly encephalopathies. In the crystal, the two intermediates are associated to form a fusion loop-exposing flat tetramer with twofold symmetry. Consistent with these data, electron microscopy and tomography show two different intermediates at the viral surface depending on experimental conditions : a flat assembly leading to viral aggregation and a monomeric elongated structure which resembles the late intermediate. All this information and previous rhabdoviruses mutants with so far unexplained phenotypes, allowed us to propose that G dimer or tetramer have a role during membrane fusion. We propose a model for G structural transition that is depicted as a series of events in which, after dissociation of the trimeric prefusion state, the resulting monomers are able to form, on the one hand, a tetrameric assembly in the contact zone with the target membrane, and on the other, outside this contact zone, a helical network of spikes in their post-fusion state. This helical network would be involved in fusion pore enlargement.