Insights into mRNA capping enzyme and Macro domain of alpha-like viruses

par Changqing Li

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Bruno Canard et de Bruno Coutard.

Soutenue le 01-12-2015

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille) .

Le président du jury était Jean-Claude Guillemot.

Le jury était composé de Bruno Canard, Bruno Coutard, Jean-Claude Guillemot, Martijn Van hemert, Nicole Pavio, Olivier Schwartz.

Les rapporteurs étaient Martijn Van hemert, Nicole Pavio.

mots clés

• Coiffe des ARN
• Antiviraux
• Alphavirus
• Hev
• Macro domaine
• Antiviraux
• Alphavirus
• Virus de l'hépatite E

Titre traduit

Rôle des protéines non structurales dans la réplication virale et les modifications intracellulaires : illustrations par l'enzyme de la coiffe des ARNm et les macro domaines viraux

Résumé

Alphavirus et virus de l'hépatite E, appartiennent à l'alpha-like supergroupe de virus à ARN simple brin positif. Dans cette thèse, la caractérisation fonctionnelle de l'ARNm plafonnement enzyme et le domaine macro sont abordées, afin d'élucider leur rôle dans la réplication virale et de les évaluer en tant que cibles antivirales possibles.Les alphavirus possèdent un mécanisme unique de coiffe de l'ARNm viral impliquant la protéine non structurale nsP1. Nous présentons ici la caractérisation biochimique de nsP1d'alphavirus et son potentiel comme cible antivirale. Pour cela, différents tests enzymatiques ont été développés afin de mieux comprendre et de découpler les différentes étapes de la réaction catalysée par nsP1. Nous avons pu montrer pour la première fois chez les alphaviurs le guanylyltransfert de m7GMP sur l'extrémité 5'-diphosphate d'un ARN. Les techniques développées mises au point ont été mises à profit pour élucider le mode d'action d'une nouvelle classe d'antiviraux d'alphavirus.Le Macro domaine est un domaine protéique ancien et conservé et largement distribué dans tout le règne vivant. Nous déclarons que le domaine Macro de virus de l'hépatite E sert une protéine hydrolase ADP-ribose pour inverser la protéine ADP-ribosylation. L'abolition de l'activité diminue considérablement la réplication d'un réplicon sub-génomique du VHE. L'activité est également présente dans les macro domaines du SRAS-CoV et VEEV. Nos résultats montrent que les macro domaines viraux servent ADP-ribose protéine hydrolase et jouent un rôle important dans la réplication virale, peut-être grâce à la modulation de la réponse antivirale de l'hôte.

mots clés

• RNA capping
• Antiviral
• Macro domain
• Alphavirus
• Hev

Résumé

Alphavirus and Hepatitis E virus, belong to alpha-like supergroup of positive single stranded RNA viruses. In this thesis, the functional characterization of mRNA capping enzyme and Macro domain are addressed, in order to elucidate their role in the viral replication and to evaluate them as possible antiviral targets. Part I: Alphaviruses are known to possess a unique viral mRNA capping mechanism involving the viral non-structural protein nsP1. Here we report the biochemical characterization and antiviral investigation of alphavirus nsP1. Different enzymatic assays were developed to further understand and uncouple the different reaction steps catalyzed by nsP1. The final guanylyltransfer of m7GMP onto a 5'-diphosphate RNA oligonucleotide was observed for the first time in vitro with an alphavirus nsP1. Taking advantage of the developed techniques, the mode of action of a novel class of alphavirus antivirals, [1,2,3]triazolo[4,5-d]pyrimidin-7(6H)-ones, was deciphered. Part II: Macro domain is an ancient and highly evolutionarily conserved protein domain widely distributed throughout all kingdoms of life. Here, we report that the Macro domain from hepatitis E virus serves as an ADP-ribose protein hydrolase to reverse protein ADP-ribosylation. Abbrogation of this activity dramatically decreases replication of a HEV sub-genomic replicon. This activity is also present in Macro domains from SARS-CoV and VEEV virus. Collectively, our results show that viral Macro domains serve as ADP-ribose protein hydrolase and play important roles in viral replication, possibly through modulating the antiviral host response.