Structure des glycoprotéines d'enveloppe du virus Chikungunya à pH neutre déterminées par diffraction des rayons X

Chikungunya envelope glycoprotein structure at neutral PH determined by X-ray crystallography

• Auteur / Autrice : James Voss
• Direction : Félix Rey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interfaces Physique - Biologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glycoprotéines membranaires

Protéines de l'enveloppe virale

Fusion membranaire

Cristallographie aux rayons X

Virus du chikungunya

Résumé

Le virus de Chikungunya (CHIKV) est un alphavirus émergent, transmis par les moustiques, qui a provoqué des épidémies de maladies débilitantes chez homme pendant les dernières cinq années. L'invasion de CHIKV dans les cellules sensibles est médiée par deux glycoprotéines virales, E1 et E2, qui portent respectivement les boucles de fusion à la membrane et les déterminants antigéniques principaux, et forment une couche protéinique icosaédrique à la surface du virion. La glycoprotéine E2, provenant du clivage par la furine du précurseur p62 (en E3 et E2), est responsable de la liaison au récepteur, tandis que E1 est impliqué dans la fusion membranaire. Dans le cadre d'un effort multidisciplinaire pour comprendre la biologie de CHIKV, nous avons déterminé les structures cristallines de l'hétérodimère précurseur immature (p62-E1; 2. 17 A de résolution) et du complexe mature (E3-E2-E1; 2. 6 A de résolution). Les structures atomiques nous ont permis de faire la synthèse d'une multitude de données génétiques, biochimiques, immunologiques et de microscopie électronique accumulées pendant plusieurs années sur les arbovirus en général. Cette analyse donne une image détaillée de l'architecture fonctionnelle de la couche de surface (25 MDa) des alphavirus. Les structures des complexes matures et immatures de CHIKV a aussi permis de décrire les causes et les mécanismes du changement de conformation des protéines d'enveloppe du virion lors du passage de celui-ci dans l'endosome à pH acide et précédant la fusion membranaire.

Chikungunya is an emerging mosquito-bome alphavirus that has caused widespread outbreaks of debilitating human disease in the past five years. CHIKV invasion of susceptible cells is mediated by two viral glycoproteins, E1 and E2, which carry the main antigenic determinants and form an icosahedral shell at the virion surface. Glycoprotein E2, derived from furin cleavage of the p62 precursor to E3 and E2 is responsible for receptor binding and is the major viral antigen. The E1 protein is responsible for inducing the fusion of viral and cellular membranes in the target cell endosome which is required for release of the viral nucleocapsid into the cytoplasm to initiale infection of a cell. While the structure of E1 has been determined, the structure of E2"has remained elusive over the years. This thesis reports the atomic structures of the mature (E3/E2/E1) and immature (P62/E1) envelope glycoprotein complexes from Chikungunya virus determined by X-ray crystallography using a recombinant protein construct. This construct contained the covalently linked ectodomains of p62 and E1. Diffracting crystals of the purified complexes were obtained at neutral pH when the linker joining the ectodomains was cleaved. The glycoprotein structures were fit into reconstructions of the alphavirus virion obtained from cryo-electron microscopy (cryoEM). This analysis resulted in an inferred atomic model of the entire 25MDa surface of the highly conserved alphavirus virion and allowed for the synthesis of a wealth of genetic, biochemical, immunological and electron microscopy data accumulated over the years on alphaviruses in general.