Πανεπιστημιο ιωαννινων – ιατρικη σχολη Regulation of mRNA translation by protein folding in the endoplasmic reticulum Πανεπιστημιο ιωαννινων – ιατρικη σχολη Φοιτητές: Δίνας Σωτήριος Καραγιάννης Γεώργιος Μάθημα: Βιοτεχνολογία Υπ. Καθηγήτρια: Φράγκου Μαρία

ΘΕΜΑ Ρύθμιση της μετάφρασης του mRNA από την αναδίπλωση πρωτεϊνών στο ενδοπλασματικό δίκτυο Randal J. Kaufman: Regulation of mRNA translation by protein folding in the endoplasmic reticulum. TiBS(2004): vol.29 p.152-158 E-link: http://www.cell.com/trends/biochemical-sciences//retrieve/pii/S0968000404000210?_returnURL=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0968000404000210?showall=true#

ER και κυτταρικές λειτουργίες Σημαντικό για την ολοκλήρωση κυτταρικών απαντήσεων Κυρίαρχος ρόλος στην αναδίπλωση πρωτεϊνών  ρύθμιση της πρωτεϊνοσύνθεσης

Μετάφραση Τελευταίο βήμα γονιδιακής έκφρασης: mRNA  πρωτεΐνες Σημαντικό σημείο ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης η έναρξη της μετάφρασης Ο ρυθμός έναρξης μετάφρασης καθορίζεται από σχηματισμό συμπλόκου έναρξης

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2a

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2a

Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Μεταφορά πρωτεϊνών στο ER: co- & post-translationally Σημαντικά μόρια της μεταφοράς: Signal Recognition Particle (SRP), Sec61(υδρόφιλος πόρος), Immunoglobin-Binding Protein (BiP)

Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER

Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α

Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους Καθοριστικός ρόλος των protein chaperones στην αναδίπλωση: Οι σωστά αναδιπλωμένες πρωτεΐνες προωθούνται στην συσκευή Golgi Οι λανθασμένα αναδιπλωμένες επιστρέφουν στο κυτοσόλιο και αποδομούνται (ERAD) Quality Control

Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eLF2α

ER stress & UPR Ρύθμιση της πρωτεϊνοσύνθεσης από την κατάσταση αναδίπλωσης των πρωτεϊνών στο ER ER stress  unfolded protein response (UPR): Μείωση μεταφοράς πρωτεϊνών στο ER Αύξηση ERAD Αύξηση λειτουργικής ικανότητας ER Αδυναμία αντιμετώπισης ERκυτταρικός θάνατος

ER stress & UPR Αισθητήρες του ER stress είναι: IRE1, PERK, ATF6 Προτεινόμενος μηχανισμός δράσης μέσω του BiP: Φυσιολογικά BiP προσδεδεμένη σε αισθητήρες ανενεργό UPR Σε ER stress αποσύνδεση BiP από αισθητήρες  ενεργοποίηση UPR Έλεγχος UPR με αρνητική ανατροφοδότηση (negative feedback)

ER stress & UPR

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α

UPR και ρύθμιση της μετάφρασης H μετάφραση των mRNAs γίνεται με 2 τρόπους: Το σύμπλοκο eIF2-GTP-tRNAMet -40S ribosomal subunit συνδέεται στο 5΄ άκρο του mRNA μέσω του eIF4 συμπλέγματος και αναζητά κωδικόνιο έναρξης Η πρόσδεση του συμπλόκου έναρξης ρυθμίζεται από ειδικές περιοχές στο mRNA (IRES) που βρίσκονται κοντά στο κωδικόνιο έναρξης χωρίς την μεσολάβηση του eIF4

UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Σε περίπτωση ER stress έχουμε φωσφορυλίωση της eIF2 στην Ser51 με αποτέλεσμα την αδυναμία πολλαπλής μετάφρασης του mRNA

Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α

Ρυθμιστές μονοπατιού 4 ρυθμιστές του μονοπατιού: PKR: σχετίζεται στενά με την ιντερφερόνη και εμποδίζει παραγωγή ιικών πρωτεϊνών GCN2: αναστολή παραγωγής πρωτεϊνών κατά την διάρκεια έλλειψης αμινοξέων HRI: συνδέει παραγωγή σφαιρινών με την επάρκεια αίμης στα ερυθροποιητικά κύτταρα PEK: παγκρεατική PERK που ενεργοποιείται σε περίπτωση ER stress

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α

Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α mRNAs περιέχουν πάνω από ένα κωδικόνια έναρξης  δυνατότητα εναλλακτικής μετάφρασης mRNA Φωσφορυλίωση της eIF2 οδηγεί σε διαφορετική μετάφραση του mRNA (λόγω συμμετοχής στο σύμπλοκο έναρξης eIF2-GTP-tRNAMet)

Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α Παραδείγματα: έλλειμμα αμινοξέων  ενεργοποίηση GCN2  φωσφορυλίωση eIF2a  παραγωγή GCN4  ενεργοποίηση βιοσύνθεσης αμινοξέων

Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α Παραδείγματα: μεταγραφικός παράγοντας CAAT-enhancer binding protein-C/EBP Ενεργοποιητής μεταγραφής (LAP) Φωσφορυλιωμένη eIF2a Αναστολέας ματαγραφής (LIP) Αποφωσφορυλιωμένη eIF2a Οι πρωτεΐνες LAP και LIP έχουν το ίδιο καρβοξυτελικό άκρο αλλά διαφορετικό αμινοτελικό άκρο

Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α Σημαντικός ο ρόλος της eIF2α στην μεταγραφή μέσω IRES περιοχών eIF2α-P ενεργοποιεί την μεταγραφή μέσω των IRES με αλλαγή της στερεοδιάταξης της περιοχής

ER και μετάφραση Πρωτεϊνοσύνθεση και μεταφορά στο ER Αναδίπλωση πρωτεϊνών και κατανομή τους ER stress & UPR UPR και ρύθμιση της μετάφρασης Ρυθμιστές μονοπατιού Ρόλος της φωσφορυλιωμένης eIF2α

ΠΗΓΕΣ micro.magnet.fsu.edu biotechhelpline16.blogspot.com www.nature.com bricker.tcnj.edu sncge.nichd.nih.gov

ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΠΟΛΥ