Robert J. Gorelick, Eric Le Cam, Vincent Parissi, Tobias Restle, Sébastien Lyonnais, José M. Gatell, Jean-François Mouscadet, Gilles Mirambeau, Serge Bouaziz, Fatima Heniche-Boukhalfa, Laboratoire d'Electronique Moléculaire (LEM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), School of Life Sciences, Carleton University, Signalisation, noyaux et innovations en cancérologie (UMR8126), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie Fondamentale et Pathogénicité (MFP), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions moléculaires et cancer (IMC (UMR 8126)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Gustave Roussy (IGR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Microbiologie cellulaire et moléculaire et pathogénicité (MCMP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Bouaziz, Serge, AIDS Vaccine Program, NCI at Frederick, Unité de Pharmacologie Chimique et Génétique (UPCG - UMR_S 640/UMR 8151), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
International audience; HIV-1 reverse transcription is achieved in the newly infected cell before viral DNA (vDNA) nuclear import. Reverse transcriptase (RT) has previously been shown to function as a molecular motor, dismantling the nucleocapsid complex that binds the viral genome as soon as plus-strand DNA synthesis initiates. We first propose a detailed model of this dismantling in close relationship with the sequential conversion from RNA to double-stranded (ds) DNA, focusing on the nucleocapsid protein (NCp7). The HIV-1 DNA-containing pre-integration complex (PIC) resulting from completion of reverse transcription is translocated through the nuclear pore. The PIC nucleoprotein architecture is poorly understood but contains at least two HIV-1 proteins initially from the virion core, namely integrase (IN) and the viral protein r (Vpr). We next present a set of electron micrographs supporting that Vpr behaves as a DNA architectural protein, initiating multiple DNA bridges over more than 500 base pairs (bp). These complexes are shown to interact with NCp7 bound to single-stranded nucleic acid regions that are thought to maintain IN binding during dsDNA synthesis, concurrently with nucleocapsid complex dismantling. This unexpected binding of Vpr conveniently leads to a compacted but filamentous folding of the vDNA that should favor its nuclear import. Finally, nucleocapsid-like aggregates engaged in dsDNA synthesis appear to efficiently bind to F-actin filaments, a property that may be involved in targeting complexes to the nuclear envelope. More generally, this article highlights unique possibilities offered by in vitro reconstitution approaches combined with macromolecular imaging to gain insights into the mechanisms that alter the nucleoprotein architecture of the HIV-1 genome, ultimately enabling its insertion into the nuclear chromatin.