Projet ANR-15-CE11-0028 – SinTax : Études stucturales de la protéine Tax du HTLV
Programme : Etude des systèmes biologiques, de leur dynamique, des interactions et inter-conversions au niveau moléculaire (DS0401) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Christophe GUILLON (Bases Moléculaires et Structurales des Systèmes Infectieux)
Montant : 357760.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 36 mois
Résumé : Les virus de la Leucémie Humaine à cellules T (HTLV-1 à -4) infectent plus de 20 millions de personnes dans le monde. Les plus fréquents sont HTLV-1 et -2. HTLV-1 est l'agent étiologique de la leucémie T de l’adulte (ATL) ainsi que d'une maladie neurodégénérative nommée Paraparésie Spastique Tropicale/Myélopathie Associée à HTLV-1 (TSP/HAM). Le virus HTLV-2, apparenté à HTLV-1, n'induit en revanche qu'une lymphocytose persistante. La protéine Tax des virus HTLV est une protéine transactivatrice nécessaire à l'activation de la transcription virale. Tax active également plusieurs voies de signalisation (par exemple NF-kB), menant à une altération de la transcription de gènes cellulaires associée à la pathogenèse viro-induite. Les protéines Tax de HTLV-1 (Tax-1) et de HTLV-2 (Tax-2) ne fixent pas les mêmes facteurs de transcription NF-kB, ce qui pourrait expliquer les différences observées de pathogenèse. Tax est exprimé in vivo et représente donc une cible intéressante pour le développement de molécules anti-HTLV, mais sa structure reste inconnue. 
Ce projet vise à obtenir les premières structures tridimensionnelles expérimentales des protéines Tax-1 et Tax-2, seules ou en complexe avec des facteurs de transcription cellulaires interagissant avec Tax-1 et/ou Tax-2. 
Ainsi, nous caractériserons par cristallographie aux rayons X la structure atomique des protéines Tax-1 et Tax-2 entières ou sous forme de domaines. Les domaines fonctionnels de facteurs de transcription cellulaires interagissant avec Tax-1 et/ou Tax-2 seront également produits dans deux systèmes d’expression (E. coli, cellules de mammifère). Les facteurs de transcription sélectionnés pour cette étude sont CREB, p65/RelA et NF-kB2/p100, qui sont respectivement impliqués dans trois fonctions de Tax: la transactivation virale, l'activation de la voie canonique de signalisation NF-kB, et l'activation de la voie non canonique NF-kB. Des structures atomiques sont déjà disponibles pour les domaines fonctionnels de ces trois partenaires cellulaires de Tax.
Après expression des protéines individuelles, les complexes entre les protéines Tax et les facteurs cellulaires seront caractérisés par des méthodes biophysiques et biochimiques classiques. Ces complexes macromoléculaires seront alors étudiés par cryo-microscopie électronique pour obtenir leurs enveloppes à résolution moyenne, dans lesquelles nous placerons les structures à haute résolution des différents composants des complexes, y compris les structures de Tax que nous aurons obtenues. Les complexes entre les protéines Tax et CREB seront également étudiés en présence de l’ADN viral cible (séquence TxRE du LTR viral) afin d’obtenir des informations structurales sur le complexe fonctionnel qui initie l'activation de la transcription d'HTLV en recrutant Pol II sur le promoteur viral.
Les structures de ces complexes macromoléculaires, combinées à leur caractérisation biophysique et biochimique, seront utilisées pour déterminer les interfaces protéine:protéine et protéine:ADN impliquées dans les fonctions de Tax. La pertinence de ces interfaces sera vérifiée par  mutagenèse dirigée de Tax basée sur ces données structurales. L’impact des mutations sera évalué dans des tests fonctionnels in vitro pour valider nos observations. Ceci permettra l’identification précise des résidus et interfaces requis pour les fonctions de Tax. 
Cette étude permettra donc d’identifier précisément les mécanismes moléculaires impliqués dans les fonctions de Tax à la fois au niveau de la transactivation du promoteur viral (complexe Tax/CREB) et au niveau de la transformation cellulaire induite par Tax (complexes Tax/ NF-kB). La compréhension de ces mécanismes pourra ouvrir la voie au développement rationnel de molécules thérapeutiques anti-HTLV-1 ciblant Tax. Plus généralement, cette étude fournira de nouveaux éclairages sur la façon dont les protéines virales peuvent faire preuve d’adaptabilité malgré les contraintes structurales qu’elles subissent.