Mécanismes moléculaires régissant la reconnaissance sélective et l'encapsidation du génome d'un virus bactérien - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Molecular mechanisms of selective viral DNA recognition and packaging by a bacterial virus

Mécanismes moléculaires régissant la reconnaissance sélective et l'encapsidation du génome d'un virus bactérien

Résumé

In tailed bacteriophages and herpesviruses, recognition of double stranded genomic DNA and its encapsidation within a preformed procapsid is a crucial step of the viral replication cycle. Tailed bacteriophages use a protein complex known as the terminase to recognise and package their DNA. The terminase complex specifically binds the phage genome, cleaves and then packages the DNA inside the procapsid via a specialised portal vertex. Sometimes however, mistakes lead to packaging of bacterial instead of viral DNA. Such mistakes can lead to generalized transduction in which the virus becomes a vector of horizontal gene transfer. Bacteriophage SPP1 is a model system for studying the encapsidation process among tailed bacteriophages. The SPP1 terminase complex (composed of gp1 and gp2) recognises a specific ‘pac’ sequence on the viral genome. We characterized the interaction between the terminase complex and pac sequence to better understand how the phage discriminates its own genome from its host’s DNA during encapsidation. We induced some mutations on two sites within pac; pacL and pacR, which are upstream and inside the coding sequence of gp1, respectively. We demonstrate that a large portion (~100 bp) of pacL was not necessary for specific recognition of the pac sequence and that in fact a poly-A sequence of pacR was crucial for specific SPP1 DNA recognition. However, deletions greater than 46 bp in pacL led to defects in phage infectivity and revertants arose during subsequent phage amplification via modification of transcription of the terminase operon. In pacR mutants, suppressors emerged via amino-acid substitutions in gp1. These mutations led to a decrease of specificity of interaction between gp1 and viral DNA and a dramatic increase in the frequency of bacterial DNA transduction.
Chez les bactériophages caudés et les herpèsvirus, la reconnaissance et l’encapsidation d’un génome à ADN double brin dans une procapside préformée est une étape clé du cycle viral. Chez les bactériophages caudés, la reconnaissance et l’encapsidation de l’ADN viral requièrent l’assemblage d’un complexe moléculaire, la terminase. Il reconnait spécifiquement le génome phagique qu’il clive et encapside à l’intérieur de la procapside au travers d’un pore formé par la protéine portal. De rares erreurs du complexe terminase aboutissent à la reconnaissance et à l’encapsidation d’ADN bactérien. On parlera alors de transduction généralisée, le virus devenant ainsi un vecteur de transfert horizontal de matériel génétique. SPP1 est un système modèle utilisé dans l’étude de l’encapsidation de l’ADN viral chez les bactériophages caudés. Chez ce virus, le complexe terminase, composé de gp1 et gp2, reconnait une séquence appelée pac. Afin de comprendre les mécanismes par lesquels le phage discrimine son ADN de celui de l’hôte, la spécificité d’interaction entre la terminase et pac a été étudiée. Nous avons généré des mutations dans deux régions de pac, pacL et pacR qui se localisent respectivement juste en amont et dans le gène codant pour gp1. Nous avons ainsi prouvé que ~100 pb dans pacL n’étaient pas nécessaires à la reconnaissance de l’ADN phagique et qu’une séquence poly-A de pacR était importante pour la reconnaissance de pac par gp1. Cependant, des délétions supérieures à 46pb dans pacL ont entrainé des défauts chez les phages conduisant à l’apparition de suppresseurs. Des modifications de la transcription de l’opéron codant pour les terminases sont à l’origine de la réversion. Dans le cas de pacR, des suppresseurs apparaissent avec des mutations induisant des changements dans la séquence en acides aminés de gp1. Ces changements de résidus dans la protéine induisent une baisse de spécificité entre gp1 et l’ADN viral, ce qui conduit à une augmentation drastique de la fréquence de transduction d’ADN bactérien.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04360886 , version 1 (22-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04360886 , version 1

Citer

Mehdi El Sadek Fadel. Mécanismes moléculaires régissant la reconnaissance sélective et l'encapsidation du génome d'un virus bactérien. Biochimie [q-bio.BM]. Université Paris-Saclay, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPASQ054⟩. ⟨tel-04360886⟩
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