scholarly journals RNase L promotes the formation of unique ribonucleoprotein granules distinct from stress granules

2020 ◽  
Vol 295 (6) ◽  
pp. 1426-1438 ◽  
Author(s):  
James M. Burke ◽  
Evan T. Lester ◽  
Devin Tauber ◽  
Roy Parker
Keyword(s):  
Stress Granules ◽  
Antiviral Response ◽  
Translation Initiation Factor ◽  
Initiation Factor ◽  
Rnase L ◽  
Protein Kinase R ◽  
Eukaryotic Translation ◽  
P Bodies ◽  
Initiation Factor 2 ◽  
Rnp Complex

Stress granules (SGs) are ribonucleoprotein (RNP) assemblies that form in eukaryotic cells as a result of limited translation in response to stress. SGs form during viral infection and are thought to promote the antiviral response because many viruses encode inhibitors of SG assembly. However, the antiviral endoribonuclease RNase L also alters SG formation, whereby only small punctate SG-like bodies that we term RNase L–dependent bodies (RLBs) form during RNase L activation. How RLBs relate to SGs and their mode of biogenesis is unknown. Herein, using immunofluorescence, live-cell imaging, and MS-based analyses, we demonstrate that RLBs represent a unique RNP granule with a protein and RNA composition distinct from that of SGs in response to dsRNA lipofection in human cells. We found that RLBs are also generated independently of SGs and the canonical dsRNA-induced SG biogenesis pathway, because RLBs did not require protein kinase R, phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2 subunit 1 (eIF2α), the SG assembly G3BP paralogs, or release of mRNAs from ribosomes via translation elongation. Unlike the transient interactions between SGs and P-bodies, RLBs and P-bodies extensively and stably interacted. However, despite both RLBs and P-bodies exhibiting liquid-like properties, they remained distinct condensates. Taken together, these observations reveal that RNase L promotes the formation of a unique RNP complex that may have roles during the RNase L–mediated antiviral response.

scholarly journals The Potential Role of Protein Kinase R as a Regulator of Age-Related Neurodegeneration

2021 ◽  
Vol 13 ◽  
Author(s):  
Nicolás W. Martinez ◽  
Felipe E. Gómez ◽  
Soledad Matus
Keyword(s):  
Protein Kinase ◽  
Pathological Process ◽  
Translation Initiation Factor ◽  
Initiation Factor ◽  
Protein Kinase R ◽  
Eukaryotic Translation ◽  
Neurodegenerative Process ◽  
Age Related ◽  
Initiation Factor 2

There is a growing evidence describing a decline in adaptive homeostasis in aging-related diseases affecting the central nervous system (CNS), many of which are characterized by the appearance of non-native protein aggregates. One signaling pathway that allows cell adaptation is the integrated stress response (ISR), which senses stress stimuli through four kinases. ISR activation promotes translational arrest through the phosphorylation of the eukaryotic translation initiation factor 2 alpha (eIF2α) and the induction of a gene expression program to restore cellular homeostasis. However, depending on the stimulus, ISR can also induce cell death. One of the ISR sensors is the double-stranded RNA-dependent protein kinase [protein kinase R (PKR)], initially described as a viral infection sensor, and now a growing evidence supports a role for PKR on CNS physiology. PKR has been largely involved in the Alzheimer’s disease (AD) pathological process. Here, we reviewed the antecedents supporting the role of PKR on the efficiency of synaptic transmission and cognition. Then, we review PKR’s contribution to AD and discuss the possible participation of PKR as a player in the neurodegenerative process involved in aging-related pathologies affecting the CNS.

scholarly journals Ο ρόλος των παραγόντων μεταβολισμού των μηνυμάτων RNA (mRNA) που εντοπίζονται στα σωμάτια Π (P bodies) στη διαδικασία της γήρανσης

2014 ◽  
Author(s):  
Αριστόδημος Ρουσάκης
Keyword(s):  
Translation Initiation Factor ◽  
Initiation Factor ◽  
Eukaryotic Translation ◽  
Messenger Ribonucleic Acid ◽  
P Bodies ◽  
C Elegans ◽  
Acid Protein ◽  
Initiation Factor 2 ◽  
Eukaryotic Translation Initiation ◽  
Translation Initiation Factor 2

Έχει αποδειχθεί, πως αλλαγές στα επίπεδα πρωτεϊνοσύνθεσης, είναι δυνατό να επηρεάσουν τη διάρκεια της ζωής πολλών οργανισμών. Η ρύθμιση της πρωτεϊνοσύνθεσης πραγματοποιείται κατά βάση στο στάδιο της έναρξης της μετάφρασης, όπου η φωσφορυλίωση του παράγοντα έναρξης της μετάφρασης 2 (eukaryotic translation Initiation Factor 2, eIF2) διαδραματίζει καταλυτικό ρόλο τόσο στη μείωση των επιπέδων της συνολικής πρωτεϊνοσύνθεσης, όσο και στην επαγωγή ειδικών γενετικών προγραμμάτων απόκρισης σε ειδικές καταστάσεις. Βέβαια, ο έλεγχος του ρυθμού πρωτεϊνοσύνθεσης είναι δυνατόν να επιτευχθεί και μέσω του μεταβολισμού των μηνυμάτων RNA (mRNA). Κεντρικό ρόλο στη συγκεκριμένη διαδικασία φαίνεται να διαδραματίζουν κάποια αγγελιοφόρα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά κοκκία (messenger Ribonucleic acid- Protein granules, mRNP granules), που καλούνται σωμάτια Π (P-bodies, PBs) ή σωμάτια GW σε ανθρώπινα κύτταρα (GW bodies), αλλά και άλλοι τύποι mRNP κοκκίων, όπως είναι τα κοκκία στρες (Stress Granules, SG).Προκειμένου να μελετήσουμε τον ρόλο των παραγόντων μεταβολισμού, που απαρτίζουν τα παραπάνω κοκκία, στη διαδικασία της γήρανσης, αλλά και της απόκρισης σε στρες, χρησιμοποιήσαμε το νηματώδη Caenorhabditis elegans, καθώς είναι ένας πανίσχυρος οργανισμός-μοντέλο, που ενδείκνυται για το σκοπό της μελέτης μας.Στο πρώτο μέρος, καταγράφηκε η δυναμική συγκρότηση των PBs και των SGs σε σωματικά κύτταρα ενήλικων νηματωδών χρησιμοποιώντας πρωτεϊνικούς μάρτυρες των συγκεκριμένων δομών συντηγμένους με φθορίζουσες πρωτεΐνες. Κάτω από στρεσογόνες συνθήκες παρατηρήθηκε ο σχηματισμός και των δύο αυτών τύπων συσσωματωμάτων, με τα SGs όμως να παρουσιάζουν διαφορές ανάλογα με το ερέθισμα. Επίσης, διαπιστώθηκε ο σχηματισμός περισσότερων και μεγαλύτερων PBs με την πάροδο της ηλικίας. Κάτι τέτοιο, όμως, δεν έγινε αντιληπτό στην περίπτωση των SGs. Ακόμα, καταγράφηκε πως αλλαγές σε γονίδια που κωδικοποιούν για συστατικά των PBs είναι δυνατό να επηρεάσουν τη γήρανση και τη φυσιολογική απόκριση σε στρες, πέρα από το ρόλο τους στην αναπτυξιακή διαδικασία του νηματώδη. Επιπρόσθετα, παρατηρήθηκε πως η έλλειψη γονιδίων που κωδικοποιούν για συστατικά των SGs είχε διαφορετικές συνέπειες στην ανάπτυξη, τη γονιμότητα, τη μακροβιότητα και την απόκριση σε στρες του νηματώδη.Πέρα από το μεταβολισμό του mRNA, θελήσαμε να επεκτείνουμε τη μελέτη μας στο ρόλο που διαδραματίζει η φωσφορυλίωση του eIF2, από την κινάση GCN2, στη γήρανση και την απόκριση σε στρες, του C. elegans. Έτσι, στο δεύτερο μέρος αρχικά αποδείχθηκε ο εξελικτικά συντηρημένος ρόλος της GCN-2 του C. elegans ως κινάση του eIF2, κάτω από συνθήκες στέρησης αμινοξέων. Χρησιμοποιήθηκε ένας συνδυασμός γενετικών και μοριακών προσεγγίσεων και διαπιστώθηκε πως η GCN-2 διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην επιβίωση σε συνθήκες έλλειψης θρεπτικών. Επίσης, διαμεσολαβεί την αύξηση της διάρκειας της ζωής που προκαλεί ο διαιτητικός περιορισμός (Dietary Restriction, DR) και η παρεμπόδιση του κύριου σηματοδοτικού μονοπατιού απόκρισης στη διαθεσιμότητα θρεπτικών, που δεν είναι άλλο, από το μονοπάτι TOR (Target Of Rapamycin). Επιπλέον, δείχθηκε η σύγκλιση της σηματοδοσίας των μονοπατιών της GCN-2 και της TOR στο μεταγραφικό παράγοντα PHA-4/FoxA και τους καταρροϊκούς γονιδιακούς στόχους του, ώστε να διασφαλιστεί η επιβίωση του οργανισμού κάτω από πολλές διαφορετικές στρεσογόνες συνθήκες, όπως είναι η ανεπάρκεια θρεπτικών και το περιβαλλοντικό στρες.

scholarly journals The Herpes Simplex Virus US11 Protein Effectively Compensates for the γ134.5 Gene if Present before Activation of Protein Kinase R by Precluding Its Phosphorylation and That of the α Subunit of Eukaryotic Translation Initiation Factor 2

1998 ◽  
Vol 72 (11) ◽  
pp. 8620-8626 ◽  
Author(s):  
Kevin A. Cassady ◽  
Martin Gross ◽  
Bernard Roizman
Keyword(s):  
Herpes Simplex Virus ◽  
Herpes Simplex ◽  
Translation Initiation Factor ◽  
Initiation Factor ◽  
Protein Kinase R ◽  
Α Subunit ◽  
Eukaryotic Translation ◽  
Initiation Factor 2 ◽  
Simplex Virus ◽  
In Cells

ABSTRACT In herpes simplex virus-infected cells, viral γ134.5 protein blocks the shutoff of protein synthesis by activated protein kinase R (PKR) by directing the protein phosphatase 1α to dephosphorylate the α subunit of eukaryotic translation initiation factor 2 (eIF-2α). The amino acid sequence of the γ134.5 protein which interacts with the phosphatase has high homology to a domain of the eukaryotic protein GADD34. A class of compensatory mutants characterized by a deletion which results in the juxtaposition of the α47 promoter next to US11, a γ2 (late) gene in wild-type virus-infected cells, has been described. In cells infected with these mutants, protein synthesis continues even in the absence of the γ134.5 gene. In these cells, PKR is activated but eIF-2α is not phosphorylated, and the phosphatase is not redirected to dephosphorylate eIF-2α. We report the following: (i) in cells infected with these mutants, US11 protein was made early in infection; (ii) US11 protein bound PKR and was phosphorylated; (iii) in in vitro assays, US11 blocked the phosphorylation of eIF-2α by PKR activated by poly(I-C); and (iv) US11 was more effective if present in the reaction mixture during the activation of PKR than if added after PKR had been activated by poly(I-C). We conclude the following: (i) in cells infected with the compensatory mutants, US11 made early in infection binds to PKR and precludes the phosphorylation of eIF-2α, whereas US11 driven by its natural promoter and expressed late in infection is ineffective; and (ii) activation of PKR by double-stranded RNA is a common impediment countered by most viruses by different mechanisms. The γ134.5 gene is not highly conserved among herpesviruses. A likely scenario is that acquisition by a progenitor of herpes simplex virus of a portion of the cellular GADD34 gene resulted in a more potent and reliable means of curbing the effects of activated PKR. US11 was retained as a γ2 gene because, like many viral proteins, it has multiple functions.

scholarly journals Incorporation of Eukaryotic Translation Initiation Factor eIF4E into Viral Nucleocapsids via Interaction with Hepatitis B Virus Polymerase

2009 ◽  
Vol 84 (1) ◽  
pp. 52-58 ◽  
Author(s):  
Seahee Kim ◽  
Haifeng Wang ◽  
Wang-Shick Ryu
Keyword(s):  
Translation Initiation ◽  
Translation Initiation Factor ◽  
Initiation Factor ◽  
Loop Structure ◽  
Stem Loop ◽  
Eukaryotic Translation ◽  
Stem Loop Structure ◽  
B Virus ◽  
Rnp Complex ◽  
Eukaryotic Translation Initiation

ABSTRACT The DNA genome of hepatitis B virus (HBV) replicates via reverse transcription within capsids following the encapsidation of an RNA template, the pregenomic RNA (pgRNA). We previously demonstrated that the 5′ cap proximity of the stem-loop structure (ε or epsilon), an encapsidation signal, is critically important for the encapsidation of the pgRNA (J. K. Jeong, G. S. Yoon, and W. S. Ryu, J. Virol. 74:5502-5508, 2000). Therefore, we speculated that the viral polymerase (Pol), while bound to the 5′ ε stem-loop structure, could recognize the cap via its interaction with eIF4E, a eukaryotic translation initiation factor. Our data showed the direct interaction between HBV Pol and eIF4E, as measured by coimmunoprecipitation. Further, we demonstrated that eIF4E interacts with the Pol-ε ribonucleoprotein complex (RNP) rather than Pol alone, resulting in eIF4E-Pol-ε RNP complex formation. In addition, we asked whether eIF4E remains engaged to the Pol-ε RNP complex during nucleocapsid assembly. Density gradient analysis revealed that eIF4E indeed was incorporated into nucleocapsids. It is of great importance to uncover whether the incorporated eIF4E contributes to viral reverse transcription or other steps in the HBV life cycle.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document