Noncanonical human eIF4Es in and out of the RNA granules

• Název práce v češtině: Nekanonické lidské translační iniciační faktory z rodiny 4E v RNA granulích i mimo ně
• Název v anglickém jazyce: Noncanonical human eIF4Es in and out of the RNA granules
• Klíčová slova: eIF4E1, eIF4E2, eIF4E3, eIF3, stresové granule, P-tělíska, iniciace translace závislá na čepičce, hmotnostní spektrometrie, stres arsenitanem sodným, tepelný stres
• Klíčová slova anglicky: eIF4E1, eIF4E2, eIF4E3, eIF3, stress granules, P-bodies, cap-dependent translation initiation, mass spectrometry, sodium arsenite stress, heat shock
• Akademický rok vypsání: 2011/2012
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Martin Pospíšek, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 09.11.2011
• Datum zadání: 09.11.2011
• Datum a čas obhajoby: 07.02.2020 14:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 31.10.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 07.02.2020
• Oponenti: doc. RNDr. František Půta, CSc.
• Konzultanti: RNDr. Tomáš Mašek, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Eukaryontní translační iniciační faktor eIF4E1 řídí iniciaci translace závislou na čepičce, vyskytuje se v P-tělíscích a je důležitý pro vznik stresových granulí (SG). V lidských buňkách jsou obsaženy také dva další nekanonické translační iniciační faktory, eIF4E2 a eIF4E3. Oba váží čepičku, ačkoliv slaběji než eIF4E1.
V rámci této práce jsem se zabývala schopností jednotlivých členů z rodiny proteinů eIF4E a jejich variant lokalizovat do stresových granulí a P-tělísek za klidových podmínek a za podmínek tepelného a arsenitanového stresu. Za všech testovaných podmínek lokalizovaly proteiny eIF4E1 a eIF4E2 a všechny jejich testované varianty do P-tělísek na rozdíl od variant proteinu eIF4E3. Za obou stresových podmínek všechny varianty proteinu eIF4E1 a varianta eIF4E3-A lokalizovaly do SG, avšak schopnost jednotlivých proteinů lokalizovat do SG se lišila. Protein eIF4E2 lokalizoval ve zvýšené míře pouze do SG vyvolaných tepelným stresem.
Při detailnějším studiu jsme ukázali, že za tepelného stresu vznikají dva typy SG ve vztahu k eIF4E proteinům. Přibližně 75 % SG indukovaných tepelným stresem obsahuje všechny tři eIF4E proteiny, zatímco ve 25 % z nich protein eIF4E2 chybí. Dále jsme ukázali, že protein velké ribosomální podjednotky L22 je specificky nabohacen v SG vyvolaných arsenitanovým stresem. Tepelný stress vede k přechodu několika proteinů typických pro P-tělíska do SG. Jedná se o proteiny eIF4E2, DCP-1, AGO-2 a v závisloti na intenzitě teplotního stresu také o DDX6. Dlouhý stres způsobený extrémně vysokou teplotou vede k fúzi SG s P-tělísky, podobně jako je to publikováno u kvasinek.
V práci jsem se též zabývala hledáním interakčních partnerů faktoru eIF4E2. Pomocí imunoprecipitace následované identifikací vazebných partnerů pomocí hmotnostní spektrometrie jsem nalezla eIF3, eIF4E-T, eIF4E-BP2 a PABP v komplexu s eIF4E2. Možná role proteinu eIF4E2 v iniciaci translace nebo naopak v potlačení translace je v práci diskutována.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Eukaryotic translation initiation factor eIF4E1 (eIF4E1) plays a pivotal role in the control of cap-dependent translation initiation, occurs in P- bodies and is important for the formation of stress granules (SG). Human cells encompass two other non-canonical translation initiation factors capable of cap binding although with a lower affinity for the cap: eIF4E2 and eIF4E3.
Here, I investigated the ability of individual eIF4E family members and their variants to localize to SGs and P-bodies in stress-free, arsenite and heat shock conditions. Under all tested conditions, both eIF4E1 and eIF4E2 proteins and all their variants localized to P-bodies unlike eIF4E3 protein variants. Under both arsenite and heat stress conditions all tested variants of eIF4E1 and the variant eIF4E3-A localized to SGs albeit with different abilities. Protein eIF4E2 and all its investigated variants localized specifically to a major part of heat stress-induced stress granules.
Further analysis showed that approximately 75% of heat stress-induced stress granules contain all three eIF4Es, while in 25% of them eIF4E2 is missing. Large ribosomal subunit protein L22 was found specifically enriched in arsenite induced SGs. Heat stress-induced re-localization of several proteins typical for P-bodies such as eIF4E2, DCP-1, AGO-2 and depending on the temperature also DDX6, to SGs. Thus, severe heat stress in mammalian cells induces SG fusion with P-bodies, as was published previously in yeast´s cells.
Last, I searched for eIF4E2 interaction partners using immunoprecipitation followed by mass spectrometry. I detected eIF3, eIF4E-T, eIF4E-BP2, PABP in a complex with eIF4E2. The possible implications for the eIF4E2 involvement in translation repression or initiation are discussed