Implication des modifications post-traductionnelles des protéines virales dans les étapes précoces du cycle réplicatif du VIH-1

Study of post-translational modifications of HIV-1 proteins in quiescent cells during the early steps of replication

• Auteur / Autrice : Guillaume Beauclair
• Direction : Ali Saïb
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biothérapies et biotechnologies
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intégration virale

Réplication virale

Sumoylation

Intégrase du VIH

VIH-1 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1)

Résumé

Les virus détournent les machineries cellulaires pour leur réplication. Les voies cellulaires de modifications post-traductionnelles ne font pas exception. Au laboratoire, nous nous sommes intéressés à la SUMOylation des protéines du virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). La SUMOylation consiste en la liaison covalente de protéines SUMO sur une lysine d'une protéine cible. Cette modification post-traductionnelle joue un rôle majeur dans plusieurs processus fondamentaux. Nous avons montré que l'intégrase (IN) du VIH-1 est SUMOylée et que des virions porteurs d'IN mutées au niveau des sites majeurs de SUMOylation sont moins infectieux que des virus sauvages, indiquant que cette modification est importante pour une réplication virale efficace. Pour mieux caractériser les relations entre le VIH-1 et la SUMOylation, nous avons étudié, l'implication d'enzymes cellulaires qui catalysent l'interaction covalente de SUMO, et nous avons établi que l'IN interagit et colocalise avec les PIAS (E3 SUMO ligases), et que certains PIAS augmentent la SUMOylation de l'IN. Nous avons aussi montré que l'infection par le VIH-1 diminue la quantité protéique de PIAS3 endogène, questionnant un rôle éventuel de cette protéine lors du cycle réplicatif. Par ailleurs, nous avons pu démontrer l'existence d'un nouveau variant d'épissage de PIAS3 dont l'activité E3 SUMO ligase sur l'IN est fortement amplifiée. Ces résultats pourraient avoir des implications multiples puisque PIAS3 régule notamment l'activité et les fonctions de STAT3 et RelA/p65. Enfin, ce travail expérimental a été complété par l'élaboration d'un outil bioinformatique de détection des sites de SUMOylation ainsi que des SIM.

Viruses hijack cellular machineries to replicate. Post-translational modifications pathways are no exception. In the laboratory, we are interested in the interplay between the SUMOylation pathway and HIV-1. SUMOylation involves the covalent binding of SUMO proteins to a lysine residue within a target protein. This post-translational modification plays a key role in many fundamental processes such as transcription and innate immunity. We showed that HIV-1 integrase (IN), the viral enzyme that catalyzes integration of the viral genome into the host cell chromosomes, is SUMOylated and that virions harboring SUMOylation-deficient IN mutants are less infectious than wild-type viruses, indicating that this modification is important for efficient viral replication. To further characterize the interplay between HIV-1 and the SUMOylation pathway, we have investigated in this work the involvement of cellular enzymes responsible of SUMO conjugation. We established that IN interacts and co-localizes with several PIAS family members (E3 SUMO ligases). Among others, PIAS3 was found to enhance IN SUMOylation. We also observed that the amount of endogenous PIAS3 is decreased upon an infection, suggesting a possible role for this protein during the replicative cycle. We also demonstrated the existence of a new splice variant of PIAS3, which has an increase E3 SUMO ligase activity on IN. These results could have many implications since PIAS3 regulates the activity and the functions of STAT3 and RelA/p65. Finally, the experimental work has been complemented by the development of a bioinformatics tool that detects SUMOylation sites and SIM present in proteins.