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Étude du domaine C-terminal de la protéine Gag du VIH-1 : interactions multiples et rôle au cours de l'assemblage et du bourgeonnement du virus.

par Assia Mouhand ouahmed

Thèse de doctorat en Biologie structurale

Sous la direction de Carine Tisne.

Thèses en préparation à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries .


  • Résumé

    Chez les rétrovirus, le précurseur Gag est la seule protéine requise pour former les particules virales. Durant l'assemblage des virions, les protéines Gag interagissent avec l'ARN génomique (ARNg), avec des lipides de la membrane plasmique, des protéines de l'hôte (ALIX, TSG101) via le complexe ESCRT ('endosomal sorting complex required for transport'), des protéines virales auxiliaires (Vif, Vpr) et participent à des interactions intermoléculaires avec d'autres protéines Gag. Le domaine C-terminal de Gag contenu dans la NCp15 (constituée du domaine nucléocapside NCd, p1 et p6) participe à un grand nombre de ces interactions, que ce soit par le NCd ou par le domaine p6. Mon travail de thèse porte sur l'étude de la NCp15 du VIH-1 comme modèle du domaine C-terminal de Gag afin de mieux comprendre le rôle de ce domaine lors de l'assemblage et du bourgeonnement viral. Tout d'abord, j'ai réalisé l'étude de la structure et de la dynamique de la NCp15 par RMN et montré que le domaine p1-p6 est désordonné, mais possède des régions qui se structurent et qui interagissent de manière transitoire avec le NCd. Ces interactions modifient les propriétés dynamiques du NCd et module ces propriétés d'interactions avec la tige-boucle SL3, appartenant au signal d'encapsidation de l'ARNg du VIH-1. Nous proposons un modèle dans lequel ces interactions transitoires entre les domaines p1-p6 et le NCd sont amplifiées lors de l'assemblage et du bourgeonnement du VIH-1 permettant (1) d'ajuster les propriétés de liaison du NCd à l'ARN (2) d'augmenter la structuration de p6 favorisant ainsi le recrutement de ces partenaires. J'ai ensuite étudié l'interaction entre la NCp15 et la protéine de l'hôte TSG101 et montré que cette interaction implique non seulement le domaine p6, connu pour être le domaine principal d'interaction à TSG101, mais également le NCd. Mes travaux de thèse fournissent une nouvelle image des propriétés structurales et dynamiques du domaine C-terminal de Gag. Ils montrent que les domaines NCd et p6 sont liés par des interactions transitoires et cette dynamique particulière implique que chacun de ces domaines intervient dans la fixation à un partenaire de l'autre domaine.

  • Titre traduit

    Study of the C-terminal domain of HIV-1 gag protein : multiple interactions and role during viral assembly and budding


  • Résumé

    In retroviruses, the Gag polyprotein precursor is the only protein required for viral particle formation. During HIV-1 assembly, Gag proteins interact with the genomic RNA (gRNA), lipids of the plasma membrane, host proteins (ALIX, TSG101) through the ESCRT complex, viral protein (Vif, Vpr) and are involved in intermolecular interactions with other Gag proteins. The C-terminal domain of Gag that is encompassed in NCp15 (composed of the nucleocapsid domain NCd, p1 and p6 domains) is involved in the majority of these interactions, either by the NCd or by p6 domain. The aim of my PhD work is to study the NCp15 protein as a model of the C-terminal domain of Gag to better understand its role in the assembly and budding of HIV-1. Firstly, I studied the structure and dynamics of NCp15 by using NMR and I showed that p1-p6 domain is largely disordered, but presents some regions that adopt structures and transiently interacts with NCd. These transient interactions modify the dynamic properties of NCd and modulate its properties of interaction with the stem loop SL3, which belongs to the encapsidation signal of HIV-1 gRNA. We propose a model where these transient interactions are amplified during assembly and budding allowing (1) to tune the binding properties of NCd to RNA and (2) to increase the level of p1-p6 folding which could help to the recruitment of p6 partners. Then, I studied the interaction between NCp15 and the host protein TSG101. This interaction implies not only the p6 domain, known to be the main domain which interacts with the host proteins, but also the NCd. My PhD work provides a new picture of the structural and dynamic properties of the C-terminal part of Gag. I showed that NCd and p6 domains are linked by transient interactions and this particular dynamic implies that each domain acts in the binding to the partner of the other domain.