Spliceosome SNRNP200 promotes viral RNA sensing and IRF3 activation of antiviral response

Abstract

Le système immunitaire innée est la première ligne de défense de l’organisme contre une multitude d’agents pathogènes tel que les bactéries, les virus, les parasites et les champignons. Afin d’identifier de nouveau régulateur de l’immunité antivirale innée, nous avons complété le premier criblage pangénomique par ARN interférent (RNAi) s’intéressant à la réponse transcriptionnelle de l’interféron-β (IFNB1) suite à une infection par le virus Sendai (SeV). De façon surprenante, une analyse d’enrichissement génomique (GESA) nous a permis d’identifier 114 gènes régulateurs dont plusieurs facteurs du splicéosome. Par eux, nous avons priorisé la caractérisation de SRNNP200, une protéine clé de la machinerie d’épissage des introns et une hélicase de la famille Ski2, sur la base de similitudes entre sa structure et celle d’autres hélicases antivirales tel que RIG-I et MDA5. Dans cette thèse, nous montrons, pour la première fois, un rôle distinct, pour SNRNP200, de sa fonction canonique dans l’épissage des pré-ARNs. En effet, le silençage de l’expression de SNRNP200 dans des lignées de cellules humaines primaires entraîne une réduction de l’immunité antivirale et une augmentation de la susceptibilité à une infection virale. Plus spécifiquement, nous montrons que SNRNP200 est un régulateur positif de l’activation de IRF3 via une interaction protéine-protéine avec la sérine/thréonine-kinase TBK1. Additionnement, nous avons montré que, lors d’une infection, SNRNP200 est capable de lier l’ARN viral cytoplasmique et qu’il relocalise, du noyau au cytoplasme, avec TBK1 dans des structures périnucléaires distinctes et spécifiques. En lien avec la clinique, nous avons observé une réponse antivirale réduite dans les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patients atteints de rétinite pigmentaire de type 33 (RP33) causée par des mutations dans le gène SNRNP200. De plus, nous avons démontré qu’un mutant de SNRNP200 associé à RP33 n’était plus en mesure de lier l’ARN viral cytoplasmique ou de rétablir l’immunité antivirale de cellules ciblée par un RNAi lors d’une expérience de sauvetage. Ainsi, cette thèse présente les premiers travaux portant sur la fonction immunomodulatrice de SNRNP200 et de son rôle comme senseur d’ARN viral et de protéines adaptatrice de TBK1 et d’IRF3.

The innate immune system is the first line of defense against invading pathogens of many kind such as bacteria, viruses, parasites and fungi. Its role is straightforward: it acts within minutes of a pathogenic engagement to control and restrict the microscopic invasion using non-specific mechanisms while the host mounts an induced, and specific, innate and adaptive response. To identify new regulators of antiviral innate immunity, we have completed the first genome-wide gene RNAi screen assessing the transcriptional response at the interferon-β (IFNB1) promoter following Sendai virus (SeV) infection. Interestingly, a Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) of the 114 gene hits revealed that many of these proteins were spliceosome-associated. Among them, we further prioritized the characterization of SNRNP200, a core and unique spliceosomal member of the Ski2-like RNA helicase family based on its structural similarities to other antiviral RNA helicase like RIG-I and MDA5. In this thesis, we provide evidence for a role of the spliceosomal SNRNP200 that is clearly distinguishable of the one in pre-mRNA splicing. Indeed, the depletion of SNRNP200 in human cells resulted in a reduced antiviral response and increased susceptibility to viral infection. We specifically showed that SNRNP200 positively regulates activation of the key antiviral transcriptional factor IRF3 via a protein-protein interaction with the serine/threonine-protein kinase TBK1. Additionally, we showed that upon infection, SNRNP200 binds viral RNA and relocalizes into TBK1-containing cytoplasmic structures to promote innate signaling. Of clinical relevance, we observed a significantly hindered antiviral response of PBMCs from patients carrying a dominant SNRNP200 mutation associated to the retina pigmentosa type 33 (RP33), an inherited degenerative eye disease. We showed that expression of the RP33-associated mutant has lost the ability to bind RNA and to rescue antiviral response in SNRNP200 silenced cells. Thus, this thesis provides new insights into an immunoregulatory role of spliceosome SNRNP200 acting as an RNA sensor and adaptor of TBK1 to promote IRF3 signaling in antiviral response.