Internal RNA 2′-O-methylations on HIV-1 genome impair reverse transcription.

Alice Decombe (1) , Olve Peersen (2) , Priscila Sutto-Ortiz (1) , Célia Chamontin (3) , Géraldine Piorkowski (3) , Bruno Canard (1) , Sébastien Nisole (4) , Etienne Decroly (1)

1 AFMB - Architecture et fonction des macromolécules biologiques
2 CSUPueblo - Colorado State University [Pueblo]
3 UVE - Unité des Virus Emergents
4 IRIM - Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier

Viral RNA genomes are modified by epitranscriptomic marks, including 2′-O-methylations that are added by cellular or viral methyltransferases. 2′-O-methylations modulate RNA structure, function, and discrimination between self and non-self RNA by innate immune sensors such as RIG-I like receptors. This is illustrated by HIV-1 that decorates its RNA genome through hijacking the cellular FTSJ3 2′-O-methyltransferase, thereby limiting immune sensing and interferon production. However, the impact of such RNA modification during viral genome replication is poorly understood. Here we show by performing endogenous reverse transcription on methylated or hypomethylated HIV-1 particles, that 2′-O-methylations negatively affect HIV-1 reverse transcriptase (RT) activity. Biochemical assays confirm that RNA 2′-O-methylation impedes RT activity, especially at low dNTP concentrations reflecting those in quiescent cells, by reducing nucleotide incorporation efficiency and impairing translocation. Mutagenesis highlights K70 as a critical amino-acid for the RT to bypass 2′-O-methylations. Hence, the observed antiviral effect due to viral RNA 2′-O-methylation antagonizes the FTSJ3-mediated proviral effects, suggesting the fine tuning of RNA methylation during viral replication.

Les génomes d'ARN viraux sont modifiés par des marques épitranscriptomiques, notamment des 2′-O-méthylations ajoutées par des méthyltransférases cellulaires ou virales. Les 2′-O-méthylations modulent la structure et la fonction de l'ARN, ainsi que la discrimination entre l'ARN du soi et celui du non-soi par des capteurs immunitaires innés tels que les récepteurs de type RIG-I. Ceci est illustré par le VIH-1 qui décore son génome ARN en détournant la 2′-O-méthyltransférase cellulaire FTSJ3, limitant ainsi la détection immunitaire et la production d'interféron. Cependant, l'impact d'une telle modification de l'ARN pendant la réplication du génome viral est mal compris. Nous montrons ici, en effectuant une transcription inverse endogène sur des particules de VIH-1 méthylées ou hypométhylées, que les 2′-O-méthylations affectent négativement l'activité de la transcriptase inverse (TI) du VIH-1. Les essais biochimiques confirment que la 2′-O-méthylation de l'ARN entrave l'activité de la transcriptase inverse, en particulier à de faibles concentrations de dNTP reflétant celles des cellules quiescentes, en réduisant l'efficacité de l'incorporation des nucléotides et en entravant la translocation. La mutagenèse met en évidence le fait que K70 est un acide aminé critique permettant à la RT de contourner les 2′-O-méthylations. Par conséquent, l'effet antiviral observé dû à la 2′-O-méthylation de l'ARN viral antagonise les effets proviraux médiés par FTSJ3, ce qui suggère un réglage fin de la méthylation de l'ARN au cours de la réplication virale.

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Alice Decombe, Olve Peersen, Priscila Sutto-Ortiz, Célia Chamontin, Géraldine Piorkowski, et al.. Internal RNA 2′-O-methylations on HIV-1 genome impair reverse transcription.. Nucleic Acids Research, In press. ⟨hal-04276419⟩