The process of translocation by the reverse transcriptase (RT) of human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) is a critical step in the incorporation of nucleotides by this polymerase, with functional consequences with respect to both the mechanism of action and resistance to inhibitors of RT. The work contained in this thesis describes the characterization of molecular determinants of the RT translocational equilibrium, and the functional consequences of this equilibrium. Amino acid substitutions F61A and A62V of the fingers subdomain are shown to have opposite effects on the translocational equilibrium with F61A leading to a strong post-translocation bias, and A62V causing increases in the pre-translocation conformation. These effects are related to the activity of the pyrophosphate analogue foscarnet. The impact of the nucleic acid sequence on the translocational equilibrium is also investigated with respect to incorporation and excision of nucleotides. A post-translocation bias is observed for the majority of sequences tested and corresponds to higher efficiency of nucleotide incorporation under pre-steady state conditions with defined sequences. Pre-translocation bias is associated with increased efficiency of excision of chain-terminated nucleotides. Mechanisms for observed differences between pre- and post-translocation sequences and implications for mechanisms of drug resistance are discussed. Finally, this thesis includes the characterization of the mechanism of novel drug resistance-conferring mutation Q151L. Resistance by Q151L to the investigational inhibitor GS-9148 is determined to be increased discrimination by pre-steady state kinetic analysis. / Le processus de translocation de la transcriptase inverse (TI) duvirus d'immunodéficience humaine-1 (VIH-1) est une étape critique de l'incorporation de nucléotides lors du processus de polymerization. Cette translocation de la TI affecte le mécanisme d'action ainsi que la resistance aux inhibiteurs de cette derniere. Les travaux contenus dans cette thèse décrivent la caractérisation des déterminants moléculaires qui affecte l'équilibre de la translocation de la TI et les consequences fonctionnelles de cet équilibre. Les substitutions des acides aminés F61A et A62V du sous-domaine des doigts ont des effets opposés sur l'équilibre. En effet, la mutation F61A confère une forte tendance vers la post-translocation tandis que la mutation A62V entraîne des augmentations de la conformation pré-translocation. Ces effets sont liés à l'activité de l'analogue de pyrophosphate foscarnet. L'impact de la séquence d'acides nucléiques sur l'équilibre de la translocation est également étudiée à l'égard de l'incorporation et de l'excision de nucléotides. Un biais de post-translocation est observé pour la majorité des séquences testées et correspond à une plus grande efficacité de l'incorporation denucléotides dans des conditions pre-stationnaires avec des séquences bien définies. Un biais de pré-translocation est associé à une efficacité accrue de l'excision des analogues de nucléotides qui sont utilisés comme anti-rétroviraux dû a leur capacité à bloquer la polymerization suite à leur incorporation par la TI. Les mécanismes des différences observées entre les sequence post-translocation et pré-translocation ainsi que les implications pour les mécanismes de résistance aux médicaments sont discutés. Enfin, cette thèse inclut la caractérisation du mécanisme de résistance de nouveaux médicaments conférant la mutation Q151L. En effet, l'analyse cinétique pre-stationnaire a demontré que la résistance par Q151L à l'inhibiteur expérimental GS-9148 est causé par une augmentation de la discrimination entre cet inhibiteur et le nucléotide naturel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103666 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Scarth, Brian |
| Contributors | Matthias Gotte (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Microbiology & Immunology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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