Role of the histone chaperone complex HIRA and HBV Core protein in histone deposition on hepatitis B virus minichromosome.

par Khadija El achi

Projet de thèse en Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Fabien Zoulim et de Barbara Testoni.

Thèses en préparation à Lyon , dans le cadre de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (BMIC) , en partenariat avec Centre de recherche en cancérologie de Lyon (equipe de recherche) depuis le 13-02-2020 .


  • Résumé

    Le virus de l’Hépatite B (VHB) induit une infection chronique qui affecte plus de 250 millions de personne dans le monde et augmente le risque de développer des maladies hépatiques sévères tel que la cirrhose du foie et le carcinome hépatocellulaire, la deuxième cause de décès par cancer. Par conséquent, malgré l'existence d'un vaccin prophylactique, le VHB reste un problème de santé mondial et est classé comme deuxième agent cancérigène au monde, après le tabac. Le VHB est un petit virus à ADN enveloppé, mais il pourrait être assimilé à un pararetrovirus, car il requiert une phase nucléaire avec un intermédiaire ARN pour sa réplication. Les virions infectieux contiennent un ADN détendu circulaire (rcDNA) partiellement double brin associé de manière covalente à la protéine de polymérase virale. Pour être transcriptionnellement actif, le rcDNA doit être converti en un épisome d'ADN circulaire fermé de manière covalente (ADNccc) dans le noyau des hépatocytes infectés. Les histones, la protéine Core du VHB (HBc) et l'ADNcc sont étroitement liés pour former une structure chromatinienne dynamique qui se transcrit aux différents niveaux d'activité biologique. Les mécanismes conduisant au dépôt d'histones sur les rcDNA entrants et régulant le remaniement des histones au cours de la transcription de l'ADNccc sont encore inconnus. Nous avons démontré que le complexe de l’histone chaperon HIRA, connu pour déposer le variant d'histone H3.3 sur le site des lésions de l'ADN, sur l'ADN nu et sur les gènes actifs, est crucial pour l'établissement des molécules d'ADNccc après l'infection des hépatocytes par le VHB. De plus, le silencing de HIRA affecte gravement les taux d'ARN viral et la réplication du VHB, suggérant son implication dans la régulation de l'activité de l'ADNccc une fois que le pool d'ADNccc est déjà formé. La protéine Core du VHB (HBc) s'est avérée être associée à la fois à l'ADNccc et à HIRA et des expériences de co-immunoprécipitation indiquent une interaction possible entre les deux protéines. Ce projet de recherche vise à mieux étudier le rôle du complexe HIRA dans la deposition de l’histone H3.3 sur l’ADNccc et le rôle spécifique de la protéine Core dans ce phénomène. En particulier, pour - caractériser les composants du complexe HIRA associés à l’ADNccc et à HBc ; - caractériser les domaines des protéines HIRA et HBc nécessaires pour la deposition d’hisontes sur l’ADNccc ; - investiguer la nature de l’interaction entre le complexe HIRA et HBc. De nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires pour surmonter la persistance de l'ADNccc dans les cellules infectées, ou du moins pour contrôler son activité transcriptionnelle et réplicative car les antiviraux actuels pouvent inhiber la productivité des virions, mais ils n'affectent ni le réservoir d'ADNccc ni son activité. Les objectifs de cette thèse aideront à comprendre comment l'ADNccc est formé et régulé et pourraient potentiellement fournir une nouvelle stratégie thérapeutique spécifique au virus pour influer à la fois sur la formation et l'activité des minichromosomes du VHB. Dans l'impossibilité d'éliminer l'ADNccc dans les cellules infectées, la réduction de nouvelles infections en bloquant l'établissement de l'ADNccc et le contrôle de l'activité du pool déjà formé apporterait une hypothèse de travail pour atteindre le contrôle à long terme de l'hépatite B chronique.


  • Résumé

    Hepatitis B virus (HBV) causes a chronic infection which affects more than 250 million people in the world and is associated to an increased risk of developing severe liver disease, including liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC), the second cause of cancer death worldwide. Therefore, despite the existence of a prophylactic vaccine, HBV remains a global health burden and is classified as the second carcinogen agent in the world, after tobacco. HBV is a small enveloped DNA viruses, but it could be assimilated to a pararetrovirus, since it requires a mandatory nuclear phase with an RNA intermediate for its replication. Infectious virions contain a partially double-stranded relaxed circular (rc)DNA covalently associated with the viral polymerase protein. To be transcriptionally active, rcDNA has to be converted into a covalently closed circular (ccc)DNA episome in the nucleus of infected hepatocytes.Histones, HBV core (HBc) protein and cccDNA are closely linked together to build a dynamic chromatin structure that translates into different levels of biological activity. The mechanisms leading to histone deposition onto incoming rcDNA and regulating the histone reshuffling during cccDNA transcription are yet not known. We demonstrated that the histone chaperone complex HIRA, known to deposit the histone variant H3.3 at site of DNA damage, on naked DNA and in correspondence to active genes, is crucial for the establishment of cccDNA molecules after HBV infection of hepatocytes. Moreover, HIRA silencing severely affects viral RNA levels and HBV replication, suggesting its involvement in the regulation of cccDNA activity once the cccDNA pool is already formed. The HBV core (HBc) protein has been found to be associated both to cccDNA and HIRA and co-immunoprecipitation experiments indicate a possible interaction between the two proteins. The research project objet of this thesis is aimed at further investigating the role of the histone chaperone complex HIRA in H3.3 deposition on cccDNA and the specific role of the HBV Core protein in this phenomenon. In particular, it will - characterize the components of the HIRA complex associated cccDNA and to HBc; - characterize the domains of the HIRA and HBc proteins required for histone deposition on cccDNA; - investigate the nature of HIRA complex/HBc interaction. New therapeutic approaches are needed to overcome cccDNA persistence in the infected cells or, at least, to control its transcriptional and replicative activity, since current antivirals are able to cease virion productivity but do not affect either cccDNA reservoir or its activity. The objectives of this thesis will help in understanding how cccDNA is formed and regulated and might potentially provide a new virus-specific therapeutic strategy to impact both HBV minichromosome formation and activity. In the impossibility to eliminate cccDNA from infected cells, reducing de novoinfection by blocking cccDNA establishment and controlling its activity would pave the way for long-term control of chronic hepatitis B.