Etude par RMN et dynamique moléculaire de la reconnaissance de l'ADN du VIH-1 par l'intégrase virale

NMR and molecular dynamics studies of HIV-1 DNA recognition by viral integrase

• Auteur / Autrice : Sylvain Cosquer
• Direction : Serge Fermandjian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure, fonction et ingéniérie des protéines
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN viral

Intégration virale

VIH-1 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1)

Résonance magnétique nucléaire biomoléculaire

Intégrase du VIH

Résumé

L'intégration de l'ADN du VIH-1 dans le génome cellulaire repose sur une réaction en deux étapes, maturation et transfert de brins, catalysée par l'intégrase virale (IN). IN se lie spécifiquement au site d'attachement/maturation à l'extrémité de l'ADN viral via son hélice alpha 4. La structure de l'ADN viral a été obtenue par RMN à très haute résolution grâce à l'utilisation des couplages dipolaires résiduels combinés aux paramètres classiques (NOE, couplages scalaires). Dans le site d'attachement/maturation, AGCA↧GT3', l'élément ÇA hautement conservé présente une structure distordue avec une perte de l'empilement des bases et s'écarte notablement de l'ADN B. Nous avons observé une corrélation interbrin (i-j+3) pour les transitions BI-BII des phosphates de la double hélice, et plus celles-ci sont fréquentes, plus le petit sillon est large. Les phosphates présentant un taux élevé de forme Bll sont orientés du même côté de l'ADN, constituant une face « mobile » portant les résidus impliqués dans la réaction de maturation. Seul l'élément ÇA conservé constitue un îlot rigide, alors que l'élément consécutif A↧G, siège du clivage, est lui très flexible. Nous proposons un mécanisme de maturation de l'ADN viral où la rigidité de CA assure la reconnaissance précise du site et la flexibilité de A↧G permet l'ajustement de la liaison phosphodiester clivable au contact des résidus catalytiques.

Integration of HIV-1 DNA into the cellular genome lies on a two-step reaction, 3'-processing and strand transfer, catalyzed by viral integrase (IN). IN recognizes specifically the viral DNA extremity via its alpha 4 helix with a high affinity. A high resolution NMR structure of viral DNA has been obtained thanks to the joint use of residual dipolar couplings and classical parameters (NOE, scalar couplings). In the attachment/cleavage site, AGCA↧GT3', the highly conserved ÇA step exhibits a very distorted structure with an important loss of base stacking, and strongly deviates from the B DNA structure from several helical parameters. We found an interstrand correlation (i-j+3) for the BI-BII transitions of phosphate groups, and more frequent are these transitions, wider is the minor groove. Phosphates manifesting the highest Bll proportions are located on the same side of the double helix, defining a « mobile » face bearing the nucleotides involved in 3'-processing. Only the conserved ÇA step constitutes a rigid islet while the succeeding A↧G step, where the cleavage occurs, is highly flexible. This suggests a 3'-processing mechanism where the rigidity of CA ensures a precise recognition of the site and the flexibility of AJ↧G allows a proper adjustment of the scissile phosphodiester bond within the catalytic site.