In vitro and in vivo protection by melatonin against the decline of elongation factor-2 caused by lipid peroxidation: preservation of protein synthesis

2012 ◽  
Vol 53 (1) ◽  
pp. 1-10 ◽  
Author(s):  
Sandro Argüelles ◽  
Mario F. Muñoz ◽  
Mercedes Cano ◽  
Alberto Machado ◽  
Antonio Ayala
2014 ◽  
Author(s):  
Αλέξανδρος Αλεξανδράτος

Τα είδη του γένους Leishmania αποτελούν υποχρεωτικά ενδοκυττάρια πρωτοζωικά παράσιτα που προκαλούν ένα ευρύ φάσμα ασθενειών, τις λεισμανιάσεις. Η λεϊσμανίαση θεωρείται νόσος εξέχουσας σπουδαιότητας, με 2 εκατομμύρια νέα κρούσματα το χρόνο, χρήζουσας μεγάλης κοινωνικής και οικονομικής σημασίας. Για τον έλεγχο των συνεχώς αυξανόμενων κρουσμάτων, είναι επιτακτική ανάγκη η ανάπτυξη νέων μη-τοξικών φαρμάκων που θα στοχεύουν σε μόρια-στόχους σημαντικά για την ολοκλήρωση του παρασιτικού κύκλου ζωής. Κατ’ αυτόν τον τρόπο κρίνεται απαραίτητη η μελέτη μηχανισμών και παραγόντων μολυσματικότητας του παρασίτου, που ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο και τη διαφοροποίηση του παρασίτου. Στα πλαίσια αυτά, έχει δειχθεί ότι η επισωμική υπερέκφραση της συνδετικής ιστόνης Η1 του παρασίτου Leishmania (LeishH1) οδηγεί στην καθυστέρηση της ολοκλήρωσης του κυτταρικού κύκλου, αλλά παράλληλα και στη μείωση του ρυθμού διαφοροποίησης των παρασίτων από προμαστιγωτές σε αμαστιγωτές μορφές, έχοντας σαν αποτέλεσμα τη μείωση της μολυσματικότητας του παρασίτου τόσο in vitro όσο και in vivo. Στόχος αυτής της διατριβής ήταν η ανάδειξη μορίων που επηρεάζουν τη μολυσματικότητα του παρασίτου, μελετώντας το προτέωμα των μη μολυσματικών παρασίτων που υπερεκφράζουν την LeishH1. Η συγκριτική μελέτη των παρασίτων που υπερεκφράζουν τη LeishH1 σε σχέση με τα παράσιτα ελέγχου, είχε επίσης ως σκοπό την περαιτέρω μελέτη του βιολογικού ρόλου της LeishH1 στα παράσιτα και τη διερεύνηση του ρόλου της στη γονιδιακή ρύθμιση του παρασίτου. Η συγκριτική πρωτεομική ανάλυση με ηλεκτροφόρηση δυο-διαστάσεων, των παρασίτων που υπερεκφράζουν την LeishH1 σε σχέση με τα παράσιτα ελέγχου, κατέδειξε πως μόνο μια μικρή ομάδα πρωτεϊνών παρουσιάζει διαφορική έκφραση. Συγκεκριμένα, τρεις πρωτεΐνες [heat shock protein 83 (HSP83), eukaryotic elongation factor 2(eEF-2), alpha subunit of the mitochondrial processing peptidase (α-MPP)] παρουσιάζουν χαμηλότερα επίπεδα έκφρασης ενώ άλλες δυο (α/β τουμπουλίνη, ΜΑΡ) παρουσιάζουν μεγαλύτερη κατανομή έκφρασης. Πειράματα αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης αντίστροφης μεταγραφάσης πραγματικού χρόνου, επιβεβαίωσαν το αποτέλεσμα αυτό, υποδηλώνοντας ότι η LeishH1 δεν είναι γενικός καταστολέας της μεταγραφής αλλά επηρεάζει ένα ειδικό υποσύνολο πρωτεϊνών, σε προ- ή μετα-μεταγραφικό επίπεδο. Ανάμεσα στις πρωτεΐνες με διαφορική έκφραση ήταν και η τουμπουλίνη. Η διαφορική έκφραση της πρωτεΐνης αντικατοπτρίζεται άμεσα στη μορφολογία των παρασίτων που υπερεκφράζουν την LeishH1, καθώς τα παράσιτα αυτά παρουσιάζουν μικρότερο και πιο στρογγυλό σχήμα και μεγαλύτερη μορφολογική ετερογένεια. Μια ακόμα πρωτεΐνη με διαφορική έκφραση, ήταν και η HSP83, η οποία παρουσίασε χαμηλότερα επίπεδα. Θέλοντας να εξακριβώσουμε σε ποιο επίπεδο παρεμβαίνει η LeishH1 στο μηχανισμό έκφρασης της HSP83, συγκρίναμε τα επίπεδα του mRNA και η ανάλυση κατέδειξε ότι δεν υπάρχουν διαφορές στα επίπεδα αυτά. Επίσης, μελετήθηκε ο ρυθμός έκφρασης της πρωτεΐνης μέσω της μεταβολικής σήμανσης των πρωτεϊνών και αποκαλύφθηκε πως σε αυτό το στάδιο εντοπίζεται η παρεμβολή της LeishH1, καθώς τα παράσιτα που την υπερεκφράζουν παρουσιάζουν χαμηλότερο ρυθμό έκφρασης της HSP83. Συμπερασματικά διαφαίνεται πως υπάρχει μια συσχέτιση μεταξύ μονοπατιών που εμπλέκονται στην αντίσταση έναντι φαρμακευτικών ουσιών, στην απόπτωση και τη μολυσματικότητα. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, τα ειδικά σήματα και οι μηχανισμοί που ρυθμίζουν τη διαφοροποίηση/μολυσματικότητα του παρασίτου και την απόπτωση/απόκριση στο στρες, χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης καθώς φαίνεται να αποτελούν τις δυο όψεις του ίδιου νομίσματος.


1975 ◽  
Vol 146 (1) ◽  
pp. 127-131 ◽  
Author(s):  
L Montanaro ◽  
S Sperti ◽  
A Mattioli ◽  
G Testoni ◽  
F Stirpe

The binding of EF2 (elongation factor 2) and of ADP-ribosyl-EF 2 to rat liver ribosomes is inhibited by ricin. This result suggests that the native enzyme and its ADP-ribose derivative have the same or closely related binding sites on the ribosome. The inhibition by ricin of the binding of EF 2 to ribosomes is consistent with the previous observation that ricin affects EF 2-catalysed translocation during polypeptide chain elongation.


1976 ◽  
Vol 156 (1) ◽  
pp. 7-13 ◽  
Author(s):  
S Sperti ◽  
L Montanaro ◽  
A Mattioli ◽  
G Testoni ◽  
F Stirpe

The effects of crotin I and crotin II on the partial reactions of polypeptide chain elongation were investigated and compared with the known effects of ricin. Crotin II was a more powerful inhibitor than crotin I, but no qualitative differences between the two crotins were found. Rat liver ribosomes, preincubated with crotins and washed through sucrose gradients, remained inactive in protein synthesis. Among the individual steps of elongation, the peptidyltransferase reaction was unaffected by crotins, but some of the reactions that involve the interaction of elongation factors 1 and 2 with ribosomes were modified. A strong inhibition of the binding of elongation factor 2 to ribosomes and a stimulation of the elongation factor2-dependent GTP hydrolysis were observed; this indicates the formation of a very unstable elongation factor 2-GDP-ribosome complex, which, however, allows a single round of translocation to take place in the presence ofelongation factor 2 and added GTP. The elongation factor 1-dependent GTP hydrolysis was inhibited by crotins, whereas the enzymic binding of aminoacyl-tRNA, to both rat liver and Artemia salina ribosomes, was scarcely affected. In a protein-synthesizing system the inhibition by crotins and by ricin leads to a block of the nascent peptides on the ribosomal aminoacyl-tRNA site, an effect consistent with inhibition at the level of translocation. The mechanism of action of crotins appears to be very similar to that of ricin.


Genetics ◽  
2001 ◽  
Vol 157 (4) ◽  
pp. 1425-1436
Author(s):  
Raj Munshi ◽  
Kimberly A Kandl ◽  
Anne Carr-Schmid ◽  
Johanna L Whitacre ◽  
Alison E M Adams ◽  
...  

Abstract The translation elongation factor 1 complex (eEF1) plays a central role in protein synthesis, delivering aminoacyl-tRNAs to the elongating ribosome. The eEF1A subunit, a classic G-protein, also performs roles aside from protein synthesis. The overexpression of either eEF1A or eEF1Bα, the catalytic subunit of the guanine nucleotide exchange factor, in Saccharomyces cerevisiae results in effects on cell growth. Here we demonstrate that overexpression of either factor does not affect the levels of the other subunit or the rate or accuracy of protein synthesis. Instead, the major effects in vivo appear to be at the level of cell morphology and budding. eEF1A overexpression results in dosage-dependent reduced budding and altered actin distribution and cellular morphology. In addition, the effects of excess eEF1A in actin mutant strains show synthetic growth defects, establishing a genetic connection between the two proteins. As the ability of eEF1A to bind and bundle actin is conserved in yeast, these results link the established ability of eEF1A to bind and bundle actin in vitro with nontranslational roles for the protein in vivo.


2020 ◽  
Author(s):  
Ferah Comert Onder ◽  
Nermin Kahraman ◽  
Esen Bellur Atici ◽  
Ali Cagir ◽  
Hakan Kandemir ◽  
...  

AbstractEukaryotic elongation factor 2 kinase (eEF-2K), an unusual alpha kinase, is involved in protein synthesis through phosphorylation of elongation factor 2 (EF2). eEF-2K is indicated as one of the critical drivers of breast cancer and associated with poor clinical prognosis, representing a potential molecular target. The crystal structure of eEF-2K is unknown and there is no potent and effective eEF-2K inhibitor reported for clinical applications. To meet this challenge, we designed and synthesized several generations of potential inhibitor compounds and performed in silico studies. The effect of the inhibitors at the binding pocket of eEF-2K is analyzed after developing a 3D target model by homology modeling approaches using a domain of another α-kinase called myosin heavy-chain kinase A (MHCKA) that is closely resembling eEF-2K. Our results showed that compounds with coumarin-chalcone cores have a high predicted binding affinity for binding to eEF-2K. Following in vitro studies, we identified a compound that was highly effective in inhibiting eEF-2K activity at submicromolar concentrations and inhibited proliferation of various breast cancer cells with different features (BT20, MDA-MB-231, MDA-MB-436 and MCF-7) by induction of apoptosis while sparing normal cells. In vivo systemic administration of the the lead inhibitor encapsulated in single lipid-based nanoparticles twice a week significantly supressed growth of MDA-MB-231 tumors in orthotopic breast cancer models in nude mice. In conclusion, our study provides the first in vivo effective small molecule eEF-2K inhibitor that may be used for molecularly targeted precison medicine strategies in breast cancer or other eEF-2K-dependent tumors.


2014 ◽  
Vol 289 (44) ◽  
pp. 30499-30510 ◽  
Author(s):  
Erna Davydova ◽  
Angela Y. Y. Ho ◽  
Jedrzej Malecki ◽  
Anders Moen ◽  
Jorrit M. Enserink ◽  
...  

The components of the cellular protein translation machinery, such as ribosomal proteins and translation factors, are subject to numerous post-translational modifications. In particular, this group of proteins is frequently methylated. However, for the majority of these methylations, the responsible methyltransferases (MTases) remain unknown. The human FAM86A (family with sequence similarity 86) protein belongs to a recently identified family of protein MTases, and we here show that FAM86A catalyzes the trimethylation of eukaryotic elongation factor 2 (eEF2) on Lys-525. Moreover, we demonstrate that the Saccharomyces cerevisiae MTase Yjr129c, which displays sequence homology to FAM86A, is a functional FAM86A orthologue, modifying the corresponding residue (Lys-509) in yeast eEF2, both in vitro and in vivo. Finally, Yjr129c-deficient yeast cells displayed phenotypes related to eEF2 function (i.e. increased frameshifting during protein translation and hypersensitivity toward the eEF2-specific drug sordarin). In summary, the present study establishes the function of the previously uncharacterized MTases FAM86A and Yjr129c, demonstrating that these enzymes introduce a functionally important lysine methylation in eEF2. Based on the previous naming of similar enzymes, we have redubbed FAM86A and Yjr129c as eEF2-KMT and Efm3, respectively.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document