Note ABES Study by FRET-FLIM the interaction of the HIV-1 Gag protein with genomic RNA and the lipid domains of the plasma membrane Étude par FRET-FLIM de l'interaction de la protéine Gag du VIH-1 avec l'ARN génomique et les domaines lipidiques de la membrane plasmique Protéine Gag ARNg Membrane du VIH-1 FRET-FLIM Oligomérisation de Gag PALM-STORM RICS Gag protein GRNA HIV-1 membrane FRET-FLIM Gag-oligomerization PALM-STORM RICS 571.6 572.88 Transfert d'énergie entre molécules fluorescentes Interactions ARN-protéine Membrane cellulaire La protéine Gag du VIH-1 participe aux différentes étapes de l'assemblage du virion qui comprennent la sélection de l'ARN génomique (ARNg), l'oligomérisation de Gag via le domaine capside (CA) et la liaison à la membrane plasmique (PM) via le domaine de la matrice (MA) pour l'assemblage du virion. La sélection de l'ARNg est médiée par le domaine de la nucléocapside (NC) de Gag via ses deux doigts de zinc (ZF). Le domaine p6 à l'extrémité C-terminale aide le virion naissant à bourgeonner à partir de la PM. On sait que les virions produits ont une composition unique de leur bicouche lipidique, différente de la PM d'origine. Malgré des efforts considérables, les rôles de chaque ZF, des acides aminés aromatiques (AA), de l'architecture des ZF, de l'oligomérisation de Gag et de la myristylation du domaine MA dans l'interaction Gag-ARNg sont encore mal connus. On ignore également si l'interaction Gag-PM réorganise les domaines lipidiques de la PM. Nos résultats montrent que la délétion des deux ZF ou du domaine NC complet abolit complètement l'interaction Gag-gRNA. La délétion d’un seul ZF retarde l’adressage de l'ARNg à la PM tout en maintenant l'interaction Gag-ARNg. Cependant, le ZF2 et tout particulièrement le tryptophane en position 37 joue un rôle plus important que le ZF1 dans l'interaction Gag-gRNA. De même, la structure repliée du domaine NCp7 joue un rôle primordial. Il est à noter que la Gag non myristoylée interagit avec l'ARNg au niveau cytoplasmique, alors que la Gag non oligomérisée interagit avec l'ARNg uniquement au niveau de la PM. D’autres résultats indiquent que la Gag liée au feuillet interne de la PM colocalise avec les domaines riches en sphingomyéline (SM) du feuillet externe et que les domaines riches en SM liés par Gag sont plus grands que les domaines correspondants en absence de Gag. Une analyse plus poussée a révélé que la liaison de Gag au feuillet interne de la PM restreint la diffusion latérale et induit la coalescence des domaines riches en SM du feuillet externe. Nous avons finalement montré que l'oligomérisation de Gag induit la coalescence des domaines lipidiques riches en SM et ceux riches en cholestérol. HIV-1 Gag protein orchestrates various steps of virion assembly which include genomic RNA (gRNA) selection accompanied by Gag oligomerization via capsid (CA) domain and plasma membrane (PM) binding via matrix (MA) domain for virion assembly. The selection of gRNA relies on its interaction with the nucleocapsid (NC) domain of Gag bearing two zinc fingers (ZFs). The p6 domain at the C-terminus helps the nascent virion to bud from the PM. It is known that HIV viruses have unique lipid bilayer composition, different from the originating PM. Despite substantial efforts, the roles of each ZF, aromatic amino acid (AA) residues, ZF architecture, Gag oligomerization and MA domain myristylation in Gag-gRNA interaction are still not fully understood. It is also unknown whether the Gag-PM interaction reorganizes the lipid domains of the PM. Our results showed that deletion of both ZFs or the complete NC domain completely abolished the Gag-gRNA interaction. Deletion of either ZF delayed the delivery of gRNA to the PM but did not prevent Gag-gRNA interaction. However, ZF2 played a more prominent role than ZF1 in establishing Gag-gRNA interaction. Furthermore, our data also indicate that gRNA recognition and trafficking to the PM, are governed by ZF motifs with a key role of the Tryptophan 37 in the second ZF and the ZFs architecture. Interestingly, non-myristoylated Gag was found to interact with the gRNA, whereas, non-oligomerized Gag was found to interact with the gRNA only at the PM. Furthermore, our data indicate that the Gag bound to the PM inner leaflet colocalized well with outer leaflet sphingomyelin (SM)-rich domains. Moreover, Gag-bound SM rich domains were larger than the SM domains in the absence of Gag. Further analysis revealed that the binding of Gag to the inner leaflet of the PM restricted the lateral diffusion and induced the coalescence of outer leaflet SM-rich domains. Finally, we showed that Gag oligomerization induces the coalescence of SM-rich and cholesterol-rich lipid domains. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 33363393 Université de Strasbourg Strasbourg 2022-12-31 https://theses.hal.science/tel-04563655 application/pdf 33197111 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2021/NASIM_Maaz_Bin_2021_ED414.pdf http://www.theses.fr/2021STRAJ002/abes https://theses.hal.science/tel-04563655 https://theses.hal.science/tel-04563655 https://theses.hal.science/tel-04563655 Nasim Maaz Bin 1986-08-13 FR 261184563 0EFB1R081V3 21625602 4200012 https://theses.fr/2021STRAJ002 2021STRAJ002 https://doi.org/10.70675/c4f32380z68f2z47d6z892dz7cfcf3584582 2021-03-03 Pharmacologie-pharmacocinétique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Mély Yves MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 031370128 Boudier Christian MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 195271475 Ruff Marc MADS_PRESIDENT_DU_JURY 167631543 Fossé Philippe MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 166762520 Tisné Carine MADS_RAPPORTEUR_1 131351834 Hullin-Matsuda Françoise MADS_RAPPORTEUR_2 262184257 École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 414 156502844 Laboratoire de bioimagerie et pathologies (Strasbourg ; 2018-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 230334857 543258 ddc:570 Mély Yves Boudier Christian Ruff Marc Fossé Philippe Tisné Carine Hullin-Matsuda Françoise École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....) Laboratoire de bioimagerie et pathologies (Strasbourg ; 2018-....) PDF 33363393 confidentialité 2021-03-03 2024-03-03 confidentialité 2021-03-03 2024-03-03 confidentialité 2021-03-03 2024-03-03 confidentialité 2021-03-03 2024-03-03