Structure et interactions des protéines accessoires lentivirales de primate, Vpr, Vpx et p6 en présence de micelles de DPC

Structures and interactions of primate lentiviral accessory proteins Vpr, Vpx and p6 in the presence of DPC micelles

• Auteur / Autrice : Xiao Wang
• Direction : Serge Bouaziz, Sylvie Nonin-Lecomte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale
• Date : Soutenance le 21/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cibles thérapeutiques et conception de médicaments (Paris ; 2019-....)
• Jury : Président / Présidente : Florence Margottin-Goguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serena Bernacchi, Olivier Mauffret, Florence Margottin-Goguet, Emeric Miclet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Serena Bernacchi, Olivier Mauffret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines virales

VIH (virus)

Micelles

Lentivirus

Mots clés libres

Vpr

Vpx

P6

Incorporation

Structure

Interaction

Dpc

Résumé

Les protéines accessoires lentivirales de primate Vpr et Vpx sont spécifiquement incorporées dans les virions par interaction directe avec p6, domaine C-Terminal du précurseur Pr55Gag (p6gag). Les fonctions identifiées de p6gag s'effectuent généralement à proximité de la membrane plasmique. Cependant, la structure de p6 dans des conditions mimant l'environnement membranaire n'a jamais été caractérisée et le mécanisme de reconnaissance de Vpr et Vpx par p6gag reste incompris également. Dans cette étude, nous avons caractérisé, par RMN, les structures 3D de HIV-1 et SIVmac p6 en présence de micelles de DPC et fourni des détails structuraux sur le mode de reconnaissance de Vpr et Vpx par p6. Par rapport aux structures de p6 obtenues précédemment en solution aqueuse de trifluoroéthanol, nos résultats révèlent l'existence d'une hélice courte helice supplémentaire (résidus 24-27) dans HIV-1 p6. En utilisant des expériences de perturbations de déplacement chimique, nous avons montré que Vpr et Vpx interagissent avec p6. HIV-1 Vpr deux possede deux régions : (1) contenant I74, G75, C76, R77, I81, G82, I84 et Q85, et (2) comportant les résidus V31, I37, S41, L42, Y50, D52, I63 et Q66, Ces deux motifs interagissent avec les deux motifs de HIV-1 p6, 15FXFG18 et 41LXXLF45. De même, les régions I comportant V29, E43 et W49, et la région II, contenant R7, L25, M62, Q76 et F80 dans SIVmac Vpx ciblent principalement les résidus de SIVmac p6 K36 et R38, ainsi que le motif 17DXAXXLL23. Une faible interaction croisée a également été identifiée entre SIVmac Vpx et HIV-1 p6. Notre étude fournit ainsi un aperçu au niveau atomique de l'interaction permettant l'incorporation de Vpr et Vpx dans les virions par l'intermediaire de p6.

The primate lentiviral accessory proteins Vpr and Vpx are specifically incorporated into virions by direct interaction with p6 of the precursor Pr55Gag (p6gag) in the early stages of viral replication. The identified functions of p6gag usually occur close to the plasma membrane. However, the structure of p6 under membrane mimicking conditions has never been characterized and the mechanistic of the recognition of Vpr and Vpx by p6gag remains elusive either. Current studies focus on treatments targeting viral enzymes to reduce the viral load in cells at different stages of the replication cycle. Our objective is to identify new areas to block the viral replication. The structural determination of p6 and their interactions with Vpr/Vpx will bring a new view on how occurs the incorporation of these proteins in newly formed virions, which helps to identify compounds capable of disrupting the formation of these complexes. In this study, we characterized, by NMR, the 3D structures of HIV-1 and SIVmac p6 in the presence of DPC micelles and provided structural details on the mode of recognition of Vpr and Vpx by p6. Compared to previous p6 structures obtained in aqueous trifluoroethanol solution, our results disclose the existence of an additional short helix (residues 24-27) in HIV-1 p6. Using chemical shift perturbations experiments, we show that both Vpr and Vpx interact with p6. HIV-1 Vpr hot region I, containing I74, G75, C76, R77, I81, G82, I84 and Q85, and hot region II, including V31, I37, S41, L42, Y50, D52, I63 and Q66, interact with the two motifs of HIV-1 p6, 15FXFG18 and 41LXXLF45. Similarly, hot regions I, including V29, E43, and W49, and hot region II, containing R7, L25, M62, Q76, and F80 in SIVmac Vpx mainly target SIVmac p6 residues K36 and R38, as well as the 17DXAXXLL23 motif. A weak cross-interaction was also identified between SIVmac Vpx and HIV-1 p6. Our study thus provides atomic-level insights of the incorporation of Vpr and Vpx into virions mediated by p6.