The acidic ribosomal protein P2 from Euplotes octocarinatus is phosphorylated at its N-terminal domain

2014 ◽  
Vol 92 (1) ◽  
pp. 23-32
Author(s):  
Miaoqing Hu ◽  
Luqin Li ◽  
Jianbing Chao ◽  
Yaqin Zhao ◽  
Zhiyun Zhang ◽  
...  

The eukaryotic acid ribosomal P0, P1, and P2 proteins share a conserved flexible C-terminal tail that is rich in acidic residues, which are involved in the interaction with elongation factor 2 during protein synthesis. Our previous work suggested that the acidic ribosomal P proteins from Euplotes octocarinatus have a special C-terminal domain. To further understand this characteristic feature, both P2 and elongation factor 2 from E. octocarinatus were overexpressed, for the first time, in Escherichia coli in this study. GST pull-down assay indicated that P2 protein from E. octocarinatus (EoP2) interacted specifically with the N-terminal domain of elongation factor 2 from E. octocarinatus (EoEF-2) in vitro. The interacting part of EoP2 is in the C-terminal domains, consistent with the observation in other organisms. Phosphorylation of the recombinant EoP2 was performed in vitro using multiple methods such as 31P-NMR spectroscopy, native PAGE, and Phos-tagTM SDS-PAGE. Results showed that ribosomal protein EoP2 was phosphorylated by casein kinase II at serine 21 located at the N terminus. This phosphorylation site identified in EoP2 is quite different from that of P2 from other organisms, in which the phosphorylation site is located in the conserved C-terminal region.

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.


Biochemistry ◽  
2012 ◽  
Vol 51 (10) ◽  
pp. 2100-2112 ◽  
Author(s):  
Ashwini K. Devkota ◽  
Clint D. J. Tavares ◽  
Mangalika Warthaka ◽  
Olga Abramczyk ◽  
Kyle D. Marshall ◽  
...  

1984 ◽  
Vol 4 (4) ◽  
pp. 642-650
Author(s):  
T J Moehring ◽  
D E Danley ◽  
J M Moehring

Diphthamide, a unique amino acid, is a post-translational derivative of histidine that exists in protein synthesis elongation factor 2 at the site of diphtheria toxin-catalyzed ADP-ribosylation of elongation factor 2. We investigated steps in the biosynthesis of diphthamide with mutants of Chinese hamster ovary cells that were altered in different steps of this complex post-translational modification. Biochemical evidence indicates that this modification requires a minimum of three steps, two of which we accomplished in vitro. We identified a methyltransferase activity that transfers methyl groups from S-adenosyl methionine to an unmethylated form of diphthine (the deamidated form of diphthamide), and we tentatively identified an ATP-dependent synthetase activity involved in the biosynthesis of diphthamide from diphthine. Our results are in accord with the proposed structure of diphthamide (B. G. VanNess, et al., J. Biol. Chem. 255:10710-10716, 1980).


2004 ◽  
Vol 24 (7) ◽  
pp. 2986-2997 ◽  
Author(s):  
Gareth J. Browne ◽  
Christopher G. Proud

ABSTRACT Eukaryotic elongation factor 2 (eEF2) kinase is an unusual calcium- and calmodulin-dependent protein kinase that is regulated by insulin through the rapamycin-sensitive mTOR pathway. Here we show that insulin decreases the ability of eEF2 kinase to bind calmodulin in a rapamycin-sensitive manner. We identify a novel phosphorylation site in eEF2 kinase (Ser78) that is located immediately next to its calmodulin-binding motif. Phosphorylation of this site is increased by insulin in a rapamycin-sensitive fashion. Regulation of the phosphorylation of Ser78 also requires amino acids and the protein kinase phosphoinositide-dependent kinase 1. Mutation of this site to alanine strongly attenuates the effects of insulin and rapamycin both on the binding of calmodulin to eEF2 kinase and on eEF2 kinase activity. Phosphorylation of Ser78 is thus likely to link insulin and mTOR signaling to the control of eEF2 phosphorylation and chain elongation. This site is not a target for known kinases in the mTOR pathway, e.g., the S6 kinases, implying that it is phosphorylated by a novel mTOR-linked protein kinase that serves to couple hormones and amino acids to the control of translation elongation. eEF2 kinase is thus a target for mTOR signaling independently of previously known downstream components of the pathway.


Author(s):  
Jean-Pierre Lavergne ◽  
Anne-Marie Reboud ◽  
Bruno Sontag ◽  
Dominique Guillot ◽  
Jean-Paul Reboud

2012 ◽  
Vol 442 (3) ◽  
pp. 681-692 ◽  
Author(s):  
Sébastien Pyr Dit Ruys ◽  
Xuemin Wang ◽  
Ewan M. Smith ◽  
Gaëtan Herinckx ◽  
Nusrat Hussain ◽  
...  

eEF2K [eEF2 (eukaryotic elongation factor 2) kinase] phosphorylates and inactivates the translation elongation factor eEF2. eEF2K is not a member of the main eukaryotic protein kinase superfamily, but instead belongs to a small group of so-called α-kinases. The activity of eEF2K is normally dependent upon Ca2+ and calmodulin. eEF2K has previously been shown to undergo autophosphorylation, the stoichiometry of which suggested the existence of multiple sites. In the present study we have identified several autophosphorylation sites, including Thr348, Thr353, Ser366 and Ser445, all of which are highly conserved among vertebrate eEF2Ks. We also identified a number of other sites, including Ser78, a known site of phosphorylation, and others, some of which are less well conserved. None of the sites lies in the catalytic domain, but three affect eEF2K activity. Mutation of Ser78, Thr348 and Ser366 to a non-phosphorylatable alanine residue decreased eEF2K activity. Phosphorylation of Thr348 was detected by immunoblotting after transfecting wild-type eEF2K into HEK (human embryonic kidney)-293 cells, but not after transfection with a kinase-inactive construct, confirming that this is indeed a site of autophosphorylation. Thr348 appears to be constitutively autophosphorylated in vitro. Interestingly, other recent data suggest that the corresponding residue in other α-kinases is also autophosphorylated and contributes to the activation of these enzymes [Crawley, Gharaei, Ye, Yang, Raveh, London, Schueler-Furman, Jia and Cote (2011) J. Biol. Chem. 286, 2607–2616]. Ser366 phosphorylation was also detected in intact cells, but was still observed in the kinase-inactive construct, demonstrating that this site is phosphorylated not only autocatalytically but also in trans by other kinases.


1985 ◽  
Vol 5 (12) ◽  
pp. 3357-3360 ◽  
Author(s):  
J Y Chen ◽  
J W Bodley ◽  
D M Livingston

We developed a selection procedure based on the observation that diphtheria toxin kills spheroplasts of Saccharomyces cerevisiae (Murakami et al., Mol. Cell. Biol. 2:588-592, 1982); this procedure yielded mutants resistant to the in vitro action of the toxin. Spheroplasts of mutagenized S. cerevisiae were transformed in the presence of diphtheria toxin, and the transformed survivors were screened in vitro for toxin-resistant elongation factor 2. Thirty-one haploid ADP ribosylation-negative mutants comprising five complementation groups were obtained by this procedure. The mutants grew normally and were stable to prolonged storage. Heterozygous diploids produced by mating wild-type sensitive cells with the mutants revealed that in each case the resistant phenotype was recessive to the sensitive phenotype. Sporulation of these diploids yielded tetrads in which the resistant phenotype segregated as a single Mendelian character. From these observations, we concluded that these mutants are defective in the enzymatic steps responsible for the posttranslational modification of elongation factor 2 which is necessary for recognition by diphtheria toxin.


2001 ◽  
Vol 183 (6) ◽  
pp. 1974-1982 ◽  
Author(s):  
Torsten Thomas ◽  
Naresh Kumar ◽  
Ricardo Cavicchioli

ABSTRACT Low-temperature-adapted archaea are abundant in the environment, yet little is known about the thermal adaptation of their proteins. We have previously compared elongation factor 2 (EF-2) proteins from Antarctic (Methanococcoides burtonii) and thermophilic (Methanosarcina thermophila) methanogens and found that theM. burtonii EF-2 had greater intrinsic activity at low temperatures and lower thermal stability at high temperatures (T. Thomas and R. Cavicchioli, J. Bacteriol. 182:1328–1332, 2000). While the gross thermal properties correlated with growth temperature, the activity and stability profiles of the EF-2 proteins did not precisely match the optimal growth temperature of each organism. This indicated that intracellular components may affect the thermal characteristics of the EF-2 proteins, and in this study we examined the effects of ribosomes and intracellular solutes. At a high growth temperature the thermophile produced high levels of potassium glutamate, which, when assayed in vitro with EF-2, retarded thermal unfolding and increased catalytic efficiency. In contrast, for the Antarctic methanogen adaptation to growth at a low temperature did not involve the accumulation of stabilizing organic solutes but appeared to result from an increased affinity of EF-2 for GTP and high levels of EF-2 in the cell relative to its low growth rate. Furthermore, ribosomes greatly stimulated GTPase activity and moderately stabilized both EF-2 proteins. These findings illustrate the different physiological strategies that have evolved in two phylogenetically related but thermally distinct methanogens to enable EF-2 to function satisfactorily.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document