Archaeal virus-host interactions
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Le travail présenté dans cette thèse donne un nouveau regard sur plusieurs aspects de biologie moléculaire des archées, des bactéries et de leurs virus. Le virus Sulfolobus islandicus rod-shaped 2 (SIRV2) a un cycle d’infection remarquable. L’infection par SIRV2 aboutit à la formation sur la surface de la cellule hôte de grandes structures pyramidales associées à ce virus (VAP). Ce mécanisme de libération du virus SIRV2 est unique. Les VAPs sont formées par l’auto-assemblage de la protéine PVAP codée par le virus. Les VAPS peuvent être isolées sous forme de structures compactes et correspondent à des pyramides heptagonales creuses. Le processus d’assemblage des VAPs est décrit, d’après des expériences de cryo-tomographie et d’analyse mutationnelle de PVAP. Les VAPS sont constituées de deux couches dont celle extérieure continue avec la membrane cellulaire. L’expression des PVAP dans les cellules bactériennes et eucaryotiques conduit à la formation de VAPs sur presque toutes les membranes, ce qui démontre que PVAP sert comme un système universel de remodelage des membranes, qui pourrait être utilisé à des fins biotechnologiques. Le séquençage du transcriptome a permis la détermination d’une carte générale de l’expression génique du virus et de l’hôte pendant le cycle d’infection. Les gènes de l’hôte impliqués dans la défense anti-virale sont activés (systèmes CRISPR-Cas et toxine-antitoxine). Il a été démontré que la traduction différentielle est une clef déterminante de l’expression modulée des gènes groupés en opérons et que le biais de codon est généralement le meilleur indicateur in silico de production inégale de protéines.
Abstract FR:
The work presented in this thesis provides novel insights in several aspects of the molecular biology of Archaea, Bacteria and their viruses. The archaeal virus Sulfolobus islandicus rod-shaped virus 2 (SIRV2), has a remarkable infection cycle. Infection with SIRV2 results in the formation of large virus associated pyramids (VAPs) on the host cell surface. The pyramids open during the final step of the infection cycle, to allow the release of virions. This virus release mechanism is unique. The VAPs are formed by self-assembly of one virus-encoded protein, PVAP. VAPs exist as discrete particles, and are baseless pyramids with heptagonal perimeter. The assembly process of the VAPs is described, based on cryo-electron tomography experiments and mutational analysis of PVAP. VAPs consists of two layers of which the outer one continuous with the cell membrane. PVAP expression in bacterial and eukaryotic cells resulted in VAP formation on nearly all membranes, demonstrating that PVAP serves as a universal membrane remodeling system, which might be exploited for biotechnological purposes. Whole transcriptome sequencing allowed determination of a global map of virus and host gene expression during the infection cycle. Host genes involved in anti-viral defence are activated (i. E. CRISPR-Cas and toxin anti-toxin systems). The multi-subunit protein complexes crucial for CRISPR anti-viral defence have an uneven stoichiometry and are encoded on operons. It is shown that differential translation is a key determinant of modulated expression of genes clustered in operons and that codon bias generally is the best in silico indicator of unequal protein production.