Interaction between HIV envelope gp41 and the mucosal cells

• Auteur / Autrice : Huifeng Yu
• Direction : Morgane Bomsel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Virus de l’immunodéficience humaine (VIH)

Cellules épithéliales

Cellules dendritiques

Récepteur galactosyl céramide (GalCer)

Gp41, Dichroïsme circulaire Résonance magnétique nucléaire

Résonance magnétique nucléaire

Inhibiteur de fusion

Résumé

Les épithéliums muqueux, porte d’entrée majeure du virus de l’immunodéficience humaine (VIH), jouent un rôle important dans la transmission du VIH. Les cellules épithéliales dans les muqueuses monostratifiées et les cellules dendritiques dans les muqueuses pluristratifiées sont des cibles initiales pour la transmission sexuelle de VIH-1. Nous avons montré que la formation d’une synapse virologique entre les cellules mononuclées infectées par VIH-1 et les cellules épithéliales, dans les muqueuses monostratifiées, était requise pour une endocytose/transcytose efficace du VIH-1. Le peptide P1 (a. A. 649-683) possède un site lectine liant le récepteur galactosyl céramide (GalCer), exprimé sur les cellules épithéliales et dendritiques, et initie la transcytose du VIH par une voie dépendante des rafts. L'étude structurale du MPR-gp41-peptides : P1, P5 (a. A. 628-683), P6 (a. A. 628-667) et T20 (a. A. 637-673) en relation avec leur affinité pour GalCer a permis de suggérer que cette affinité est dépendante également de leur structure secondaire et tertiaire. L’étude de structure de P1 par RMN à pH acide et physiologique en présence des micelles de DPC a montré que P1 présente une forme hélicoïdale à pH acide. Par contre à pH physiologique, P1 perd progressivement sa forme hélicoïdale dans la région Q653-L664. Il est intéressant de mentionner que la structure des epitopes ELDKWA, NWFDIT liés à 2F5 et 4E10 et définie par cristallographie, est proche de celle identifiée par NMR pour ces régions de P1. Les études de propriétés antivirales des peptides P5, P1 par rapport à T20 indiquent que P5 possède une forte activité antivirale et semble être une nouvel inhibiteur de fusion

The mucosal surface, as the major site for HIV-1 entry, plays an important role in early HIV-1 transmission. The initial target cells for HIV-1 at mucosal sites include epithelial cells in simple monostratified mucosa and dendritic cells in pluristratified mucosa. Formation of a virological synapse between HIV-1 infected mononuclear cells and epithelial cells at the monostratified mucosa is required for efficient HIV-1 transcytosis. Peptide P1 (a. A. 649-683) derived from the membrane proximal region (MPR) of gp41 acts as a galactose-specific lectin to bind Galactosylceramide (GalCer), the HIV-1 mucosal receptor expressed on both epithelial and dendritic cells, mediating HIV-1 endocytosis/transcytosis in a raft dependent pathway. P1 contains continuous epitopes, ELDKWA and NWFDIT, recognized by the neutralizing IgG antibodies 2F5 and 4E10. The structural studies by circular dichroism (CD) of gp41 MPR derived peptides such as P1, P5 (a. A. 628-683), P6 (a. A. 628-667) and T20 (a. A. 637-673) in relation to their binding affinity to GalCer suggested that this affinity is dependent on their secondary and tertiary structure. The structural studies of peptide P1 by NMR at acidic and near physiological pH in the presence of DPC micelles indicated that the conformation of P1 undergoes a change from a well-defined helix at pH 3. 3 to the progressive loss of helical structure in the N-terminal region Q650-D665 at near physiological pH. It is interesting that the structures of the two epitopes ELDKWA, NWFDIT recognized by neutralizing antibodies 2F5 and 4E10 within peptide P1, which are close to observed by crystallography those in antibody-peptide complexes. Moreover, observation of the MPR-gp41 derived peptides P1, P5 in different environments, such as in the presence of liposomes, as well as function of ion concentration, namely Ca2+ and H+, allowed us to define novel characteristics of gp41 and might represent a new step in the characterization of immunogenic epitopes able to elicit HIV-1-neutralizing antibodies. Studying of the antiviral properties of peptides P5, P1 as compared to T20 suggested that peptide P5 has strong anti-HIV-1 activities and could possibly serve as a new generation of fusion inhibitor