The "Phosphate Binding Protein" : from the phosphate fixation to the inhibition of HIV transcription

Les « phosphate binding protein » (PBP) constituent une famille de protéines présentes de manière ubiquitaire chez les bactéries et plus marginalement chez les Eucaryotes. Impliquées dans l'import du phosphate extracellulaire chez les bactéries, les PBPs présentent un site de fixation du phosphate très bien caractérisé avec, notamment, une liaison hydrogène particulière nommée «low barrier hydrogen bond» (LBHB). Cette LBHB est impliquée dans la discrimination entre le phosphate et des anions proches chez les PBPs. Bien que cette discrimination semble nécessiter une haute conservation du site de fixation du phosphate, dans la nature différentes configurations sont observées. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la PBP d'un organisme pathogène, C.perfringens qui présente un site de fixation alternatif. Avec, entre autre, une perte de la LBHB, cette PBP présente la plus faible capacité de discrimination testée à ce jour. Cette faible capacité de discrimination pourrait être liée au biotope de la bactérie ou bien à un phénomène d'adaptation fonctionnelle. D'autre part, certaines PBPs présentent des propriétés d'inhibition du VIH via l'étape de la transcription virale. Cependant, ces protéines sont particulièrement difficiles à produire en système hétérologue limitant l'étude fonctionnelle. Afin de lever ce verrou technique, nous avons développé une nouvelle méthodologie basée sur la phylogénie en vue de solubiliser notre modèle d'étude (HPBP). Nous avons obtenu un variant soluble de HPBP qui conserve ses activités antivirales permettant de débloquer les études fonctionnelles.The "phosphate binding protein" constitutes a family of proteins ubiquitously found in Prokaryotes but also more sparsely distributed in Eukaryotes. Involved in phosphate import, PBPs exhibits a well-characterized phosphate binding site with a peculiar hydrogen bond called "low barrier hydrogen bond" (LBHB). This LBHB is involved in the unique discrimination properties of PBPs, capable of discriminating phosphate from other similar anions such as arsenate of sulfate. Albeit this high discriminating property needs a high conservation of the phosphate binding pocket, different configurations are observed in nature. Herein, we have been interested in a PBP from a human pathogen, Clostridium perfringens, which presents an alternative phosphate binding site. Exhibiting a loss of the LBHB, C.perfringens PBP is the least discriminating PBP isolated so far. This weak discrimination property might be related to the environment of C.perfringens or to a functional adaptation of the PBP. On the other hand, PBPs issued from eukaryotic tissues exhibit HIV inhibition properties via a step not yet targeted in current therapies, i.e. the transcription. However, these proteins are difficult to obtain from human tissues and their expression in heterologous system remains impossible. We have developed a new methodology based on phylogeny in order to solubilise our study model, HPBP. Thus, we have obtained a soluble variant of HPBP which conserves the HIV-inhibiting properties. This unique tool both allow to unlock functional studies and lead to a better understanding on how PBPs are capable of inhibiting HIV