Structure of C-terminal domain of MERS-CoV nucleoprotein and development of inhibitors against mammarenavirus nucleases
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
My thesis focuses on the analysis and structural study of viral nucleoproteins of Arenavirus and MERS-CoV, and the development of a therapeutic strategy against Arenaviridae Exo- and Endo-ribonuclease (Exo-NP and Endo). Nucleoproteins (NPs) are involved in protection and compaction of viral genome. In RNA-negative viruses, NP is part of replication complex, while in positive RNA viruses, its presence is exceptional and is common in Coronaviruses. NPs polymerize on contact with genomic RNA. Firstly, I performed an exhaustive analysis of NPs of Arenaviridae and Bunyavirales, and proposed a universal mechanism of polymerization by an "arm" extension, and then I structurally characterized the domain that assembles the MERS-CoV nucleoprotein polymer. Secondly, I developed viral nuclease inhibitors (Exo-NP and Endo). In Arenaviridae, the Exo-NP domain of NP is involved in the escape mechanism of the virus from innate immunity, and the Endo domain of the L protein is involved in the mechanism of cap snatching, the first step of transcription. The two nucleases, although structurally different, possess the same two metal ions molecular catalytic mechanism. The strategy is the identification of molecules targeting the catalytic site by ion docking, depletion. Using a virtual screening, crystallography and enzymatic characterization approach, I identified a molecule and characterize its inhibition on Exo-NP, thus validated the strategy. Unfortunately, the molecule showed toxicity in infected cells, it was not pursued. Finally, I applied this approach to a library of compounds on Exo-NP and Endo, and idetified molecules for development of inhibitors against Mammarenaviral nucleases.
Abstract FR:
Mon travail porte sur l’étude structurale des nucléoprotéines (NPs) virales d’Arenavirus et du MERS-CoV, développement d’une stratégie thérapeutique contre de l'Exo-NP et l'Endo d’Arénaviridae. Les NPs sont impliquées dans la protection, la compaction du génome viral. Si chez les virus à ARN négatif, NP fait partie du complexe de réplication, sa présence est exceptionnelle chez les virus à ARN positif et est par contre courante chez les Coronavirus. NPs polymérisent au contact de l’ARN génomique. Après, j’ai réalisé une analyse exhaustive des NPs d’Arenaviridae et de Bunyavirales, et j’ai proposé un mécanisme universel de polymérisation par extension de «bras», puis j'ai caractérisé structure du domaine de la NP du MERS-CoV. Dans un deuxième temps, j'ai developé d’inhibiteurs des nucléases. Chez les Arenaviridae, Exo-NP est impliqué dans le mécanisme d’évasion de l’immunité innée; Endo de la protéine L est impliqué dans le mécanisme de vol de coiffe. 2 nucléases bien que structuralement différentes possèdent le même mécanisme catalytique moléculaire à 2 ions métalliques. La stratégie est l’identification de molécules ciblant le site catalytique par arrimage par les ions, leur déplétion. À l’aide d’une approche par screening virtuelle, cristallographie, caractérisation enzymatique, j'ai identifié une molécule, et en caractériser l’inhibition sur l’Exo-NP et validé la stratégie. Mais la molécule testée ayant montré une toxicité en cellules infectées, il n’a pas été poursuivi. J’ai appliqué cette approche sur une bibliothèque des composés sur l’Exo-NP et sur l’Endo, j’ai identifié des molécules pour le développement d’inhibiteurs contre les nucléases des Mammarénaviruses.