structure de la glycoprotéine d'enveloppe du vih-1 en complexe avec de nouveaux anticorps neutralisants

structure of the hiv-1 envelope glycoprotein in complex with novel broadly neutralising antibodies

• Auteur / Autrice : Borys Pedenko
• Direction : Winfried Weissenhorn
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Structurale et Nanobiologie
• Date : Inscription en doctorat le 16/09/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie Structurale
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe entrée et bourgeonnement des virus enveloppés

Mots clés

Mots clés libres

Biologie structurale

Vaccine

Vih

Hiv

Vaccine

Structural biology

Résumé

La glycoprotéine de l'enveloppe du VIH-1 (Env) catalyse l'entrée du virus en fusionnant l'enveloppe virale avec les membranes cellulaires, établissant ainsi l'infection. Afin de fusionner les membranes virales et cellulaires, Env subit une série de changements conformationnels déclenchés par sa liaison aux récepteurs cellulaires CD4 et CCR5/CXR4. Env est aussi le cible principale des anticorps largement neutralisants (bnAbs) qui doivent être induits par des immunogènes potentiels pour fournir protection par la vaccination. Afin de concevoir les meilleures approches possibles de vaccinologie inverse Env immunogène sont appliqués qui incluent la compréhension de la base structurelle de la reconnaissance Env par différentes classes de bnAbs, qui guidera l'ingénierie Env pour une présentation optimale de l'antigène. Nous proposons ici de résoudre la structure de Env en complexe avec un nouveau bnAb qui reconnaît l'interface entre gp120 et gp41 par cryomicroscopie électronique. De plus, nous nous concentrerons sur un deuxième épitope au sein de la région externe proximale de la membrane gp41 (MPER) qui n'est pas présent dans les structures haute résolution actuelles d'Env. Nous avons conçu une version soluble des trimères Env y compris MPER qui forment des trimères fermés natifs, qui se lient aux bnAb avec une affinité élevée. Deuxièmement, nous proposons de résoudre la structure d'un consensus stabilisé C clade Env. Troisièmement, nous proposons de résoudre la structure de Env incluant MPER, la région transmembranaire et le domaine cytoplasmique à haute résolution par cryo-EM, qui aidera à comprendre la base structurelle de la conformation Env native ancrée dans la membrane. Ensemble, notre les approches structurelles fourniront de nouvelles informations importantes sur (i) la reconnaissance d'Env par un nouveau bnAb et (ii) sur la structure de MPER au sein d'un trimère Env natif, ce qui aura des implications importantes pour le développement de vaccins.

The HIV-1 envelope (Env) glycoprotein catalyses virus entry by fusing the viral envelope with cellular membranes, thereby establishing infection. In order to merge viral and cellular membranes, Env undergoes a series of conformational changes triggered by its binding to the cellular receptors CD4 and CCR5/CXR4. Env is also the main target of broadly neutralizing antibodies (bnAbs) that must be induced by potential immunogens to provide protection via vaccination. In order to design the best possible Env immunogen reverse vaccinology approaches are applied which include understanding the structural basis of Env recognition by different classes of bnAbs, which will guide engineering Env for optimal antigen presentation. Here we propose to solve the structure of Env in complex with a novel bnAb that recognizes the interface between gp120 and gp41 by cryo-electron microscopy. Furthermore, we will focus on a second epitope within the gp41 membrane proximal external region (MPER) that is not present in current high-resolution structures of Env. We have designed a soluble version of Env trimers including MPER that form native closed trimers, which bind bnAbs with high affinity. Secondly, we propose to solve the structure of a stabilized consensus C clade Env. Thirdly, we propose to solve the structure of complete Env including MPER, the transmembrane region and the cytoplasmic domain to high resolution by cryo-EM, which will help to understand the structural basis of the membrane-anchored native Env conformation. Together, our structural approaches will provide important new insights into (i) Env recognition by a novel bnAb and (ii) into the structure of MPER within a native Env trimer, which will have important implications for vaccine development.