Characterization of Arenaviridae nucleases and design of inhibitors

• Main Author: Yekwa, Elsie Laban
• Other Authors: Aix-Marseille
• Language: en
• Published: 2017
• Subjects: 3'-5' exoribonucléase; Endonucléase; Immunité innée; Développement des inhibiteur; Structures cristallographique.; 3'-5' exoribonuclease; Endonuclease; Innate immune evasion; Drug-Design; X-Ray crystal structure.
• Online Access: http://www.theses.fr/2017AIXM0032

Mon projet a porté sur la caractérisation du mécanisme moléculaire des enzymes d'arenavirus (une 3'-5' exoribonucléase et une endonuclease) impliquées dans l'inhibition de la réponse innée IFN de type I et dans le vole de coiffe respectivement, et le développement d'une stratégie thérapeutique basée sur leur structures. Premièrement, j'ai résolu deux structures cristallographiques à haute résolution du domaine exoribonucléases du virus Mopeia (NP-exo MOPV) -un homologue du virus Lassa pathogène- en complexe avec deux ions différents. Ensuite, j'ai effectué une caractérisation fonctionnelle de l’activité exoribonucléase 3'-5' codée par ce domaine. Une corrélation entre la structure et la fonction de NP-exo MOPV démontre que; L’activité exoribonucléase 3'-5' est conservée chez les arenavirus pathogènes ainsi que chez les non-pathogènes. J'ai démontré pour la première fois que l'exoribonucléase est capable d'exciser un ARN misapparié, suggérant ainsi une potentielle activité de correction d'erreur par cette enzyme. Avec la structure de NP-exo MOPV, j'ai développé une stratégie in silico pour identifier des inhibiteurs potentiels spécifiques contre son activité et un inhibiteur a était identifié.En parallèle, nous avons résolu deux structures cristallographiques du domaine de l'endonuclease du virus de la LCMV en complexe avec deux ions catalytiques et deux composés appartenant a la famille des diketo. En résumé, ce travail éclaircit le rôle des exoribonucléases de la famille d'Arenaviridae allant de l’évasion de l'immunité innée à son implication directe dans la réplication. Il ouvre également la voie au développement des inhibiteurs contre ces nucléases. === My PhD work focused on the characterization of the molecular mechanism of two arenavirus enzymes - a 3'-5' exoribonuclease and an endonuclease - implicated in type I IFN suppression and mRNA cap-snatching respectively and the design of a structure based-drug strategy against them. First I solved two high resolution crystal structures of the exoribonuclease domain of Mopeia virus (NP-exo MOPV) -a non pathogenic homologue of the highly pathogenic Lassa virus- in complex with different metal ions. Next I performed an in depth functional characterization of the 3'-5' exoribonuclease activity encoded by this domain. By correlating the structure and function of NP-exo MOPV, I showed that; the 3'-5' exoribonuclease activity is conserved in pathogenic as well as in non-pathogenic arenaviruses. Also, I showed for the first time that this enzyme is able to excise a mismatched RNA suggesting that, arenaviruses might posses a mechanism to limit error incorporation by the RdR polymerase during replication. Using the crystal structure of NP-exo MOPV I designed a structure-based strategy to identify potential inhibitors specific for the 3'-5' exoribonuclease activity and have identified a potential inhibitor.Alongside, we solved two crystal structures of the endonuclease domain of LCMV in complex with two catalytic ions and two compounds belonging to the diketo family.In conclusion, this work has a deep implication extending the role of the Arenaviridae exoribonuclease from innate immunity evasion to direct implication in replication. It also paves the way for the development of inhibitors against these arenavirus nucleases.