Mécanisme moléculaire de l'initiation de la traduction des lentivirus : rôle des structures de la région codante et de la région 5' non traduite

Molecular mechanisms of translation initiation in lentiviruses : role of the coding region and the 5 ' untranslated region structures

• Auteur / Autrice : Laurie James
• Direction : Bruno Sargueil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biologie moléculaire. Biochimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN

Structure moléculaire

Lentivirus

Résumé

La traduction d’un messager eucaryote est initiée par la liaison d’un complexe ribosomique 43S sur la coiffe située à l’extrémité 5’ de l’ARN. Puis, ce complexe migre jusqu’au codon initiateur où un ribosome fonctionnel est assemblé. Lors d’un mécanisme alternatif appelé IRES, la 5’UTR attire directement ou indirectement la sous unité 40S du ribosome sur ou à proximité du codon initiateur. La traduction de l’ARN génomique d’HIV-2 conduit à la synthèse de la polyprotéine Gag qui est clivée en trois protéines de structure lors de la maturation virale. Trois isoformes de la protéine Gag sont produites par IRES. Etonnamment, la phase codante joue le rôle de site d’entrée interne des ribosomes. La 5’UTR inhibe la traduction de gag. Des structures des régions codantes d’HIV-1, HIV-2 et SIV ont été modélisées et nous avons pu définir 4 domaines structuraux conservés chez les lentivirus de primates. Par mutations, nous avons mis en évidence l’importance d’un appariement P2, et de deux domaines P3 et P4. Parallèlement, la 5’UTR interfère avec cette activité IRES. Nous avons défini l’importance d’une séquence de 27 nucléotides localisés dans la région du PBS. Cette séquence est impliquée dans la dimérisation et dans l’initiation de la transcription inverse de l’ARN génomique. Le domaine du PBS interagit avec la région codante d’HIV-2. Ensuite, nous avons étendu nos travaux à l’étude d’un autre lentivirus beaucoup moins décrit : FIV, et nous avons modélisé la structure de la 5’UTR et de la phase codante de ce virus, qui ont toutes deux une activité IRES. Les sites d’interaction de la poly protéine Gag avec son ARN messager ont également été définis.

In most cases, the translation of a eukaryotic messenger is initiated by the binding of a 43S ribosomal complex on the cap at the 5 'end of RNA. This complex then migrates to the initiator codon where a functional ribosome is assembled. In an alternative mechanism called internal ribosome entry, the 5’ UTR directly recruits the initiation complex at or near the initiation codon. The translation of HIV-2 genomic RNA which leads to the synthesis of the Gag polyprotein shows peculiar properties. Three isoforms of the Gag polyprotein are produced by internal ribosome entry. The IRES is entirely comprised within the coding région ie downstream of the initiator codon. My work was to determine the role of the structure of the 5'UTR and the coding region of the gag gene in the mechanism of translation initiation. We modelled the structures of HIV-1, HIV-2 and SIV coding regions using chemical and enzymatic structure probes, and phylogenetic data. We identified four structural domains conserved among primate lentiviruses. By mutations, we have highlighted the importance of matching the long-range P2 and two P3 and P4. The 5'UTR region interferes with the activity of the IRES phase coding gene gag. By progressive deletions, we defined the importance of a 27 nucleotide sequence located withinin the PBS structure. We have extended our work to the study of another lentivirus much less described, FIV. We modelled the structure of the 5'UTR and the coding region of the gag gene of FIV virus, and defined the sites of interaction of poly Gag protein with its own mRNA. The structural and functional properties of the different viruses were compared.