Importância de motivos conservados do fator de início de tradução 2β (eIF2β) na síntese de proteínas e na distribuição subcelular desse fator em células humanas

Abstract

Um dos principais reguladores da síntese proteica é o fator 2 do início da tradução de eucariotos (eIF2), formado por três subunidades não idênticas: a, β, e y. As funções citoplasmáticas da subunidade β, essenciais à integridade do processo, estão relacionadas à presença de dois domínios conservados: um deles composto por três blocos de seis a oito resíduos de lisinas e localizado na região amino terminal; e o outro constituído por quatro cisteínas que formam um motivo dedo de zinco localizado na região carboxiterminal. Em Saccharomyces cerevisiae, a expressão de eIF2β desprovido dos blocos de lisinas foi capaz de inibir o crescimento celular. Entretanto, até o momento não são relatados dados em células de mamíferos. Além de sua fundamental função na regulação do processo de síntese proteica no citoplasma, alguns estudos têm demonstrado que as três subunidades de eIF2 apresentam localização nuclear, mas essa também é uma questão ainda pouco explorada. Os resultados apresentados nessa tese mostram que a expressão de eIF2β desprovido dos blocos de lisinas causa uma redução acentuada na síntese proteica e, consequentemente, uma significativa diminuição da proliferação e viabilidade de células humanas. As análises da distribuição subcelular demonstram que eIF2β selvagem superexpresso está localizado no citoplasma, mas é capaz de translocar para o núcleo e acumular no nucléolo de maneira dependedente de ligação a RNA. Tanto os blocos de lisinas, quanto os resíduos de cisteínas mostram-se essenciais à retenção nucleolar de eIF2β. Além disso, sua exportação nuclear é mediada pela exportina CRM1 e é dependente de sua região amino terminal. Considerando os dados obtidos nesse trabalho, pode-se concluir que a ausência dos blocos de lisinas em eIF2β apresenta um efeito antiproliferativo em célula humanas e que a proteína eIF2β deve desempenhar funções no nucléolo relacionadas a algum processo que envolva ligação a RNA. Nesse contexto, podese observar também que, tal como o eIF2β, vários outros eIFs apresentam localização nuclear e participam em diferentes processos que ocorrem no núcleo, e que podem estar relacionados a um mecanismo de checagem da qualidade de mRNAs recém-sintetizados. Assim, os diferentes eIFs atuam em processos vitais à célula no núcleo e, nesse compartimento, também são importantes à regulação da expressão gênica.

The eukaryotic initiation factor 2 (eIF2) is one of the main regulatory molecules in the protein synthesis. It is composed by three non identical subunits a, β, and y: The cytoplasmic functions of the β subunit, that are essential to the integrity of the process, are related to the presence of two conserved domains: one of them composed of three stretches of six to eight lysine residues and located in the amino-terminal region, and the other consisting of four cysteines that form a zinc finger motif located in the carboxyl-terminal portion. In Saccharomyces cerevisiae, the expression of recombinant eIF2β without of the polylysine stretches was able to inhibit cell proliferation, however no data are reported in mammalian cells so far. Additionaly to its fundamental role in regulating the process of protein synthesis in the cytoplasm, some studies have shown that eIF2 may act in the nucleus, but this issue is also still underexplored. Our results indicate a strong reduction in protein synthesis and consequently a significant decrease in cell proliferation and viability when the eIF2β without polylysine stretches is expressed in human cells. Analysis of cellular distribution of eIF2β indicates that it is located in the cytoplasm, but can translocate to the nucleus and accumulate in the nucleolus in a RNA-dependent manner. Both polylysine stretches and cysteine residues are essential for nucleolar retention of this factor. The eIF2β nuclear exclusion is mediated by exportin CRM1 and is dependent of its amino-terminal region. In conclusion, the results presented here show that the absence of polylysine stretches in human eIF2β has an antiproliferative effect in human cells and that the eIF2β protein should play a role related to some processes involving RNA in the nucleolus. In this context, we can also observe that, like eIF2β, others eIFs also present nuclear localization and participate in different processes in the nucleus which can de related to proofreading mechanism of newly synthesized mRNAs. In this way, several eIFs play a role in vital cellular processes in the nucleus and, in this compartment they also are important to regulation of gene expression.