Biochemical study of RNA-protein interaction during HIV-1 viral infection and cellular antiviral response
Etude biochimique de l'interaction ARN-protéine lors de l'infectionvirale par le VIH-1 et de la répnse antivirale cellulaire
Résumé
During my thesis, I worked on the molecular and structural study of protein:RNA complexes involved in the life cycle of human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1). My aim was to better understand their interaction mechanisms, in order to establish new long-term antiretroviral strategies. PART I: HIV-1 integrase (IN) is a multifunctional protein that is involved at different stages of the retroviral cycle. Several studies have shown the importance of the C-terminal domain (CTD) of IN in HIV-1 proviral transcription and morphogenesis. The CTD has been shown to strongly bind the TAR RNA of the viral genome which is involved with the Tat protein in the elongation step of proviral transcription. During my thesis, I used molecular biology, biochemistry, and biophysical approaches to study the interactions between CTD, TAR and Tat. This work led to the publication of a paper showing the importance of conformational changes induced by the binding of CTD to TAR, as they enhance the binding of Tat. My results also show an interaction of CTD with the cyclin T1:TAR complex. This latter result suggests that IN may be involved in proviral transcription in the absence of Tat. PART II: ISG20 (interferon-stimulated gene 20 kDa protein) is a restriction factor induced by interferon during an antiviral response. It is a 3'→5' exonuclease of the DEDD exonuclease family. The mechanisms of action and specificity of ISG20 towards its substrates are poorly understood. I have shown in vitro that the catalytic residue D94 of ISG20 is critical for RNA binding and that the enzyme is distributive. A recent study showed that 2'O-methylations of cellular RNA protect it from ISG20. This mode of protection is hijacked by some viruses, such as HIV-1. I studied and demonstrated two other modes of RNA protection against ISG20 activity in vitro: the addition of a 3'-polyadenylated end that allows the binding of certain proteins and the structure of the RNA. These results help explain the protection of cellular RNA and some viral RNA to the antiviral activity of ISG20.
Durant ma thèse, j’ai travaillé sur l’étude moléculaire et structurale de complexes protéines:ARN impliqués dans le cycle de vie du virus de l’immunodéficience humaine de type-1 (VIH-1). Mon but était de mieux comprendre leurs mécanismes d’interaction, afin d’établir de nouvelles stratégies antirétrovirales sur le long terme. PARTIE I : L’intégrase (IN) du VIH-1 est une protéine multifonctionnelle qui intervient à différentes étapes du cycle rétroviral. Plusieurs études ont montré l’importance du domaine C-terminal (CTD) de l’IN dans la transcription provirale et la morphogenèse du VIH-1. Il a été montré que le CTD liait fortement l’ARN TAR du génome viral, qui est impliqué avec la protéine Tat dans l’élongation de la transcription provirale. Au cours de ma thèse, j’ai utilisé des approches de biologie moléculaire, biochimie et biophysique, afin d’étudier les interactions entre le CTD, TAR et Tat. Ces travaux ont conduit à la publication d’un article montrant l’importance des changements de conformations induits par la liaison du CTD à TAR, car ils permettent d’améliorer la liaison de Tat. Mes résultats montrent également une interaction du CTD avec le complexe cycline T1:TAR. Ce dernier résultat suggère que l’IN pourrait intervenir dans la transcription provirale en absence de Tat. PARTIE II : ISG20 (« interferon-stimulated gene 20 kDa protein ») est un facteur de restriction induit par l’interféron lors d’une réponse antivirale. Il s’agit d’une exonucléase 3’→5’ de la famille des DEDD exonucléases. Les mécanismes d’action et de spécificité d’ISG20 vis-à-vis de ses substrats sont mal connus. J’ai mis en évidence in vitro que le résidu catalytique D94 d’ISG20 est critique pour la liaison à l’ARN et que l’enzyme est distributive. Une étude récente a montré que les 2’O-méthylations de l’ARN cellulaire permettaient de le protéger contre ISG20. Ce mode de protection est détourné par certains virus, comme le VIH-1. J’ai étudié et mis en évidence in vitro deux autres modes de protection des ARN contre l’activité d’ISG20 : l’addition d’une extrémité 3’-polyadénylée qui permet la liaison de certaines protéines et la structure de l’ARN. Ces résultats permettent de mieux expliquer la protection des ARN cellulaires et de certains ARN viraux à l’activité antivirale d’ISG20.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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