Etude structurale de protéines virales impliquées dans la réplication et régulation du cycle de multiplication d'un virus de plante | Structural studies of viral proteins involved in replication and regulation of the multiplication cycle in a plant virus

French. Le virus de la mosaïque jaune du navet (TYMV) est un excellent modèle pour la réplication des virus à ARN simple brin de polarité positive. Ce petit virus de plante code l’ensemble desprotéines nécessaires à sa réplication sous forme d’un précurseur polyprotéine (206K). Du NauC-terminus, celui-ci porte une activité méthyltransférase, protéase à cystéine (PRO),hélicase et ARN-polymérase ARN dépendante (POL). Comme tous les virus à ARN(+)connus, son complexe de réplication est étroitement lié à des membranes cellulaires. Dans lecas du TYMV, c’est l’enveloppe des chloroplastes qui est impliquée. Un des acteurs clés de laréplication est la polymérase qui permet la synthèse de nouveaux génomes. La régulation de son activité implique dans un premier temps son clivage de la 206K par PRO. Ainsi libérée,elle est recrutée aux chloroplastes par une interaction directe avec le domaine PRO du produit de clivage 140K, afin de former le complexe de réplication. Un second clivage par PRO contenu dans 140K, à la jonction PRO-hélicase, permet de poursuivre le cycle de réplication.Récemment, il a également été montré que l’activité POL était régulée par la voie ubiquitine-protéasome durant le cycle viral. Ubiquitinilée par la cellule hôte, elle est adressée au protéasome où elle sera dégradée. Cependant, PRO, grâce à sa seconde fonction ubiquitine hydrolase, est capable de la protéger de cette dégradation. Afin de caractériser d’un point de vue structural ce mécanisme de régulation de la réplication, nous avons cristallisé, à l’aide d’un contaminant, PRO et avons résolu sa structure. L’empilement cristallin est tel que le Cterminus d’un domaine PRO est inséré dans la crevasse catalytique du domaine PRO suivant,nous fournissant ainsi des informations structurales sur son activité endopeptidase. Dans un second temps, afin d’avoir des informations sur sa seconde activité, nous avons réalisé un complexe stable entre PRO et une molécule d’ubiquitine afin de le cristalliser et résoudre sa structure. Enfin, nous avons initié l’étude cristallographique de la polymérase.

English. Turnip Yellow Mosaic Virus is an excellent model for positive-stranded RNA virus replication. It’s a small plant virus whose replication machinery is encoded in the viralgenome as a single polyprotein (206K). From N- to C-terminus, this 206K harbors amethyltransferase, a cysteine proteinase (PRO), a helicase and an RNA-dependent RNApolymerase (POL). As in all RNA(+) viruses known, the replication complex is bound to cellmembranes. For TYMV, it ,is the chloroplast envelope that is implicated. A key component inthe replication process is the polymerase, that allows the synthesis of new genomes. The regulation of its activity involves initially its cleavage by PRO from the 206K. Once liberated,the polymerase is recruited to the chloroplasts through a direct interaction with the PROdomain, contained in 140K, in order to form the replication complex. A second cleavage of140K by PRO at the PRO-helicase junction allows to continue the replication cycle. Recently,it has also been shown that the POL activity was regulated by the ubiquitin-proteasomesystem during the viral multiplication cycle. Ubiquitinilated by the host cell, POL is addressed to the proteasome where it is degraded. However, PRO, due to its second function as an ubiquitin hydrolase, is able to protect POL from its degradation. In order to characterizethis mechanism of replication regulation with a structural point of view, we crystallized,assisted by contaminant, PRO and resolved its structure. In the crystal packing, the C-terminalof a PRO domain is inserted into the catalytic cleft of the next PRO domain, thus providing us structural informations on its endopeptidase activity. In a second step, in order to obtain information about its second activity, we made a stable complex between PRO and amolecule of ubiquitin in order to cristallise it. Finally, we initiated the crystallographic studyof POL.Keywords: