Structural modifications of Brome Mosaic Virus and interactions between viral particles in solution : application to cristallisation
Modifications structurales du Virus de la Mosaïque du Brome et interactions entre particules virales en solution : application à la cristallisation
Résumé
Viruses are biological objects, which mechanisms of proliferation remain badly understood, and which size and organization of the genome make crystallization difficult. We studied the structural modifications of a spherical plant virus, the Brome mosaic Virus (BMV), as well as the interactions between viral particles in solution in order to define crystallization conditions. The capsid swelling that occurs when the virus enters into the host cells is involved in the viral proliferation. We modeled the BMV capsid, in its compact form at pH 5.9 and in its swollen form at pH 7.5, by three-dimensional reconstruction from electron cryomicroscopy images. We thus could observe the rearrangement of RNA between the two forms. We then studied the interactions between viral particles in solution by small angle X-ray scattering. We varied several physicochemical parameters as pH, and polymer and salt concentration, to induce attractive interactions between viruses in solution. Indeed, crystallization of protein occurs in attractive regime. Owing to the results obtained by using polyethylene glycol (PEG), we could determine crystallization conditions of BMV, and show the correlation existing between the nature of the interactions in solution and the crystallization of macromolecules of the size of BMV. We also highlighted that an excess of PEG causes the microcrystalline precipitation of the viruses. The study of kinetics of appearance and growth of the microcrystals enabled us to better characterize the early stages of crystallization of BMV in presence of PEG.
Les virus sont des objets biologiques dont les mécanismes de prolifération restent mal compris, et dont la taille et l'organisation du génome rendent la cristallisation difficile. Nous avons étudié les modifications structurales d'un virus sphérique de plante, le Virus de la Mosaïque du Brome (BMV), ainsi que les interactions entre particules virales en solution afin de définir des conditions de cristallisation. Le gonflement de la capside lors de l'entrée du virus dans les cellules de plantes est impliqué dans la prolifération virale. Dans un premier temps, nous avons modélisé la capside du BMV, sous sa forme compacte à pH 5,9 et sous sa forme gonflée à pH 7,5, par reconstruction tridimensionnelle à partir de clichés de cryomicroscopie. Nous avons ainsi pu observer le réarrangement de l'ARN entre les deux états. Nous avons ensuite étudié les interactions entre particules virales en solution par diffusion des rayons X aux petits angles. Nous avons fait varier plusieurs paramètres physico-chimiques comme le pH, et la concentration en sels et en polymères, afin d'induire des interactions attractives entre virus en solution. En effet, la cristallisation des protéines a lieu en régime attractif. Grâce aux résultats obtenus par l'utilisation de polyéthylène glycol (PEG), nous avons pu déterminer des conditions de cristallisation du BMV, et montrer la corrélation existant entre la nature des interactions en solution et la cristallisation de macromolécules de la taille du BMV. Nous avons également mis en évidence qu'un excès de PEG provoque la précipitation microcristalline des virus. L'étude de la cinétique d'apparition et de croissance des microcristaux nous a permis de mieux caractériser les étapes précoces de cristallisation du BMV en présence de PEG.
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