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La desfosforilación de eIF2α es esencial para el aumento de la síntesis de proteínas y la progresión del ciclo celular después de la fertilización de erizo de mar

• Vlad Costache un , b , c ,
• Stefania Bilotto un , b , c , 1 ,
• Laurent Laguerre d ,
• Robert Bellé un , b , c,
• Bertrand Cosson un , b , c ,
• Patrick Cormier un , b , c ,
• Julia Morales un , b , c ,, 

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http://doi.org/10.1016/j.ydbio.2012.03.002

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Abstracto

El eucariota Iniciación Factor 2 (eIF2) es un regulador clave de la síntesis de proteínas en células eucariotas, implicado en la etapa de iniciación de la traducción. La fertilización de los huevos de erizos de mar desencadena un rápido aumento de la actividad de síntesis de proteína, que es necesaria para el progreso en ciclos celulares embrionarias. Aquí demostramos que la fertilización desencadena eIF2α desfosforilación, concomitante con un aumento en la síntesis de proteínas y que la inducción de la fosforilación eIF2α está íntimamente ligada con una inhibición de la síntesis de proteínas y la detención del ciclo celular. El uso de una proteína fosfo-mimético microinyecta en los huevos de erizos de mar, demostramos que la desfosforilación de eIF2α es necesario para la actividad de síntesis de proteína y la progresión de la división celular después de la fertilización. Nuestros resultados demuestran que la regulación de eIF2α juega un papel importante en el aumento de la síntesis de proteínas que se produce durante el desarrollo temprano después de la fertilización.

Reflejos

► fertilización de los huevos de erizos de mar desencadena un rápido aumento en la actividad de síntesis de proteínas. ► progresión del ciclo celular depende de la actividad de síntesis de proteínas. ► La fertilización desencadena eIF2α desfosforilación. ► fosforilado eIF2α inhibe la síntesis de proteínas, e induce la detención del ciclo celular. ► eIF2α desfosforilación es necesaria para la realización del primer ciclo celular.

Palabras clave

• Factores de traducción ;
• La síntesis de proteínas ;
• Erizo de mar ;
• la fertilización ;
• eIF2

Introducción

Traducción eucariótica factor de iniciación 2 (eIF2) desempeña un papel clave en la regulación de la traducción de ARNm. eIF2 compone de tres subunidades (α, β, y γ) se une tanto a GTP e iniciador metionil-tRNA para formar un complejo ternario. eIF2 media en la unión de iniciador metionil-tRNA a los ribosomas durante la etapa de iniciación de la traducción ( Pestova et al , 2007.  ;   Proud, 2005 ). La fosforilación de la subunidad alfa de eIF2 en una serina conservada (Ser-51 en mamíferos) es un mecanismo ampliamente utilizado de control de la traducción en muchos organismos. Fosforilado eIF2α tiene una mayor afinidad a su factor de intercambio de nucleótidos de guanina eIF2B, que conduce a la secuestrante de eIF2B como un complejo inactivo con eIF2 y PIB. La síntesis de proteínas general es luego inhibida debido a la tasa global de disminución de intercambio de nucleótidos de guanina en el eIF2 no fosforilado restante; paradójicamente se estimula la traducción de un subconjunto de mRNAs que contienen marcos de lectura abiertos cortos aguas arriba ( Jackson et al., 2010 ). La fosforilación de eIF2α se realiza por cuatro conocidos quinasas serina / treonina proteína que comparten un dominio de la quinasa relacionada pero responden a diferentes estímulos a través de dominios reguladores específicos: el control general no derepressible 2 (GCN2) activado por no cargado tRNA, la PKR-como retículo endoplásmico quinasa (PERK) que es activado por proteínas mal plegadas en el retículo endoplásmico, el de doble cadena proteína RNA quinasa (PKR) que responde a la infección viral, y el inhibidor de quinasa hemo-regulada (HRI) que se activa por la deficiencia de hemo ( Dever et al ., 2007 ). GCN2 está presente en todos los eucariotas, PERK se ha identificado en metazoos, HRI se encuentra en los vertebrados y en algunas especies de levaduras, insectos e invertebrados, PKR se limita a los vertebrados. Actualmente se acepta que el control de la traducción mediante fosforilación eIF2α es una adaptación conservada al estrés celular que existía desde el inicio de los eucariotas ( Hernandez et al., 2010 ).

La fertilización del óvulo erizo de mar ofrece la oportunidad de abordar la regulación de traducción en una situación fisiológica y fuera de la condición de estrés. En los huevos no fertilizados, la síntesis de proteínas se produce a una velocidad relativamente baja. En cuestión de minutos después de la fecundación, la tasa de síntesis de proteínas se estimula, de forma independiente de la transcripción de ARNm y la biogénesis de ribosomas. Además, la síntesis de proteínas es necesario para el inicio de la primera división celular ( Wagenaar, 1983 ). Traslacional regulación se ejerce a través de mecanismos multifactoriales, incluyendo el reclutamiento ARNm en polisomas y mayores tasas de iniciación de la traducción y elongación ( Brandis y Raff, 1979  ;   Hille y Albers, 1979 ). Se observó que la estimulación de la tasa de síntesis de proteínas en los extractos de huevo de erizo de mar después de la adición exógena de eIF2, eIF2B o eIF4 ( Akkaraju et al ., 1991 ; Colin et al ., 1987  ;   Huang et al ., 1987 ), sugiriendo que sus actividades podrían desempeñar un papel regulador después de la fertilización. (El inhibidor de la tapa que dependen traducción 4E-BP . Oulhen et al, 2009 ) es rápidamente fosforilada y degrada después de la fertilización de huevos de erizos de mar que conducen a la liberación de eIF4E ( Cormier et al ., 2001  ;   Salaun et al ., 2003 ) y su asociación con la proteína de andamiaje eIF4G ( Oulhen et al., 2007 ). Por lo tanto eIF4E es ahora reconocido como un actor crucial para el inicio de la primera división mitótica después de la fertilización, lo que sugiere que la traducción dependiente de la caperuza está muy regulada durante este proceso ( Gilbert, 2006 ). Sin embargo la regulación de traducción durante la fertilización no puede ser ejercida por este único actor, ya que la adición de otros factores tales como eIF2 y eIF2B en extractos de huevos de erizos de mar estimulada tasa de síntesis de proteínas ( Akkaraju et al ., 1991  ;   Winkler et al ., 1985 ) . Esta observación sugiere que el reciclaje de eIF2 es también un paso regulador importante de la síntesis de proteína tras la fertilización. Anteriormente, hemos demostrado que la fosforilación de la subunidad eIF2α se correlaciona con la inhibición de la síntesis de proteínas en respuesta al tratamiento de embriones con el agente que daña el ADN MMS ( Le Bouffant et al., 2008 ). En este trabajo, se analiza el papel del estado de fosforilación de eIF2α en la activación de la traducción y en la primera mitosis después de la fertilización.

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