FITTING OF X-RAY DATA INTO EM STRUCTURE: EXAMPLE OF ADENOVIRUSES CAPSID STRUCTURE
ETUDE STRUCTURALE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE ET CRISTALLOGRAPHIE AUX RAYONS X DE LA CAPSIDE DES ADENOVIRUS
Résumé
Adenoviruses are non-enveloped icosahedral viruses. They were found during the 50's and since constitute the huge Adenoviridae family. You can found a large variety of strains able to infect a large variety of hosts from humans to fishes. Fundamental studies on adenoviruses were largely stimulated since the discovery in 1962 by Trentin et al. of their ability to induce tumours in baby hamsters. From the structural point of view, many studies based on electron microscopy were done to understand how the adenovirus capsid is assembled. Since the last fifteen years, progress made in computer science and Electron Microscopy based techniques for 3D image analysis helped scientific community to get a better understanding of the adenovirus capsid structure but many minor proteins were uncertainly localised or totally unknown. Our work is based on Electron Microscopy and 3D image analysis. We obtained 3D models of different adenovirus strains like human, fowl and canine ones where two are below 10 Å resolution. A high resolution 3D reconstruction of Human Adenovirus type 5 helped us to reconstitute a quasi atomic model of the entire capsid and to determine the localisation of minor proteins like IX, IIIa and VIII. We also localised the C terminal part of protein IX from a 3D model of a mutant Human Adenovirus type 2 complexed with a Fab antibody and a canine Adenovirus. Finally, we were interested in the 3D structure of the non mature strain ts1 derived from Human Adenovirus type 2. The “below10Å” 3D reconstruction obtained constitutes infancy into structural understanding of adenovirus maturation and early phase of infection.
Les Adénovirus sont des virus non enveloppés à symétrie icosaédrique et constituent la famille des Adenoviridae. Ils existent une grande variété de souches pouvant infecter des hôtes allant de l'homme jusqu'au poisson. L'étude de l'Adénovirus a été stimulée par la découverte en 1962 par Trentin et collaborateurs de leur capacité à induire des tumeurs chez les bébés hamsters. Sur le plan structural, de nombreuses études en Microscopie Electronique ont été menées pour comprendre l'assemblage et la formation de la capside. Depuis les années 90, avec la progression de l'informatique et des techniques liées à l'analyse d'images, la structure de la capside des Adénovirus humains est de mieux en mieux comprise mais la localisation de certaines protéines mineures restaient encore incertaine ou inconnue. Nous avons, à travers l'utilisation de la Microscopie Electronique associée à l'analyse d'images, obtenu des reconstructions 3D pour plusieurs souches d'Adénovirus humains, canins et aviaires. L'obtention d'un modèle 3D à haute résolution pour l'Adénovirus humain de type 5 nous a permis de reconstituer un modèle quasiatomique par la méthode de « fitting » et de déterminer avec plus de précisions la position de certaines protéines mineures comme la protéine IX, IIIa et VIII. L'étude d'une souche mutante d'Adénovirus de type 5 en complexe avec un Fab ainsi que d'une souche canine nous a permis de localiser précisément l'extrémité C terminale de la protéine IX. Enfin l'obtention d'une structure à haute résolution d'un virus immature dérivé de l'Adénovirus humain de type 2 a ouvert la voie sur l'étude et la compréhension de la maturation et de la phase précoce de son cycle cellulaire.