Un microRNA dérivé de la séquence TAR du VIH-1 augmente l'expression des gènes viraux en activant le facteur de transcription cellulaire NF-kB

HIV-1 TAR derived microRNA regulates viral gene expression by modulating NF-κB transcription factor

• Auteur / Autrice : Ke Zhang
• Direction : Monsef Benkirane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 16/04/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UPR 1142-Institut de Génétique humaine-IGH (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jamal Tazi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monsef Benkirane, Jamal Tazi, José Alcami, Jean-Luc Imler
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Emiliani, Sébastien Pfeffer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulation de l'expression des gènes

Facteurs de transcription

Régulation de l'expression des gènes viraux

ARN -- Réplication

VIH (virus)

Mots clés libres

Arn

Vih-1

Replication

Rna

Hiv-1

Replication

Résumé

L'ARN d'interférence (ARNi) est un mécanisme de régulation du gène qui permet un ciblage spécifique d'ARNmessager (ARNm) par reconnaissance de séquence. Les effecteurs de l'ARNi sont de petites molécules d'ARN non codants (siARN, microARN et piARN). Evoluant dans le contexte de l'ARNi, les virus de différentes familles ont adopté des stratégies afin utiliser l'ARNipour leur propre bénéfice. Le principal objectif de ma thèse a été d'étudier la fonction de l' ARNmiRTAR, un miARN viral dérivé de l'extrémité 3 'de l'ARN VIH-1 TAR dans la réplication du VIH-1. Nous avons constaté que miRTAR réguleà la fois l'activité basale et la transactivation induite par Tat du promoteur du VIH-1. L'effet de miRTAR ne nécessite pas de sa liaison à l'ARN TAR. miRTAR agit en augmentant l'activité de NF-kB, un facteur important pour la transcription du promoteur du VIH-1. En effet, la mutation des sites NF-kB, mais pas des sites Sp1 dans le LTR, abroge l'amélioration miRTARmédiée par la transcription. De plus, l'inhibition de l'expression de NF-kBpardes siARNspécifiquesdes les sous-unités p50 et p65, entraîne une perte d'activité dumiRTAR. Bien que nous n'avons pas pu identifier le(s) gène(s) cellulaire(s) ciblé par miRTAR, sa surexpression conduit à l'activation de la voie NF-kB. Mutation de l'extrémité 3 'du VIH-1 dans les résultats TAR réduction spectaculaire de la réplication virale Tat sans affecter médiée par la transcription, en raison de la perte de production de miRTARsauvage. Enfin, la surexpression de miRTARrestaure la réplication de ce virus contenant une mutation au niveau de la séquence TAR. En conclusion, nos résultats démontrent clairement que lemiRTARencodé par le VIH-1 joue un rôle clé dans la réplication du virus. Sur la base de ces résultats, nous proposons le modèle suivant pour la fonction de miRTAR. La transcription du LTR du VIH-1 conduit à la production de courts ARN dénommés TAR contenant une structure en épingle à cheveux. TAR est « processé » pour générer le miARN miRTAR. L'ARN miRTAR est ensuite chargé dans le complexe RISC et régule l'expression de plusieurs gènes cellulaires impliqués dans la régulation négative de NF-kB. miRTARmédiée par l'activation de NF-kB résultats dans la régulation de gènes viraux et par conséquent augmente la production de virus. L'ensemble de nos résultats montrent que le VIH-1 utilise la voie de l'ARNiinterférence pour optimiser l'environnement intracellulaire requis pour une réplication optimale.

RNA interference (RNAi) is a gene regulatory mechanism that offers a sequence specific targeting of mRNA. Evolving in the context of RNAi, viruses of different families adopted strategies to use RNAi for their benefit. The main objective of my thesis was to understand the function of miRTAR, a viral miRNA derived from 3' end of the HIV-1 TAR RNA, in HIV-1 replication. We found that miRTAR regulates both basal and Tat-mediated transactivation of HIV-1 promoter. The effect of miRTAR does not require its binding to TAR RNA. miRTAR acts by inducing NF-κB transcription factor important for the LTR activity. Indeed, mutation of NF-κB sites but not Sp1 sites within the LTR abrogate miRTAR-mediated enhancement of transcription from the LTR. Additionally, Inhibition of NF-κB using specific siRNA directed against p50 and p65 subunits results in loss of miRTAR activity. Although, we were unable to identify the cellular gene(s) targeted by miRTAR, its overexpression lead to the activation of NF-κB pathway. Mutation of the 3' end of HIV-1 TAR results in dramatic reduction of viral replication without affecting Tat-mediated transcription. Importantly, overexpression of miRTAR rescued the replication of miRTAR HIV-1 mutant virus.In conclusion, our results strongly demonstrate that the HIV-1 encoded miRTAR plays a key role in virus replication. On the basis of these findings, we propose the following model for the function of miRTAR. Transcription of the HIV-1 LTR leads to production of short, TAR containing, RNA hairpin sequences. TAR is processed to generate miRNA, miRTAR. miRTAR is then loaded into the RISC complex and regulates the expression of several cellular genes involved in the negative regulation of NF-κB. miRTAR-mediated activation of NF-κB results in up regulation of viral genes and consequently enhances virus production. Taken together, our results demonstrate that HIV-1 uses RNAi pathway to optimize the intracellular environment for optimal replication.