Estudiante para Proyecto de Maestría

“Búsqueda del factor de la traducción eEF3 en diversos eukariontes”
Dr. Greco Hernández
Instituto Nacional de Cancerología
(interesados escribir a: greco.hernandez@gmail.com)

Objetivos del proyecto:
Búsqueda de eEF3 en diversos eucariontes
El objetivo de este proyecto, planeado para Maestría, es buscar genes de eEF3 en todos los genomas eucariontes y procariontes a la fecha disponibles a través de las herramientas de bioinformática. Una vez encontrados, se planea clonarlos en un vector específico que permita estudiar experimentalmente si los genes eEF3 de organismos fuera del Reino Fungi son capaces de sustituir funcionalmente el eEF3 en una levadura que carezca de este gen.

Este projecto se enmarca en un proyecto más amplio (que sería de doctorado) cuyo objetivo es usar el eEF3 como un nuevo blanco de nueva generación para el desarrollo de agentes antifúngicos, en especial para inhibir el crecimiento del agente patógeno oportunista Candida albicans y que no inhiba el aparato traduccional de humanos.

Antecedentes:
eEF3 es un factor de la traducción que es esencial y exclusivo del Reino Fungi
La traducción es el proceso bioquímico de síntesis de proteínas por el ribosoma junto
con numerosos factores usando un mRNA como molde. Este es un prceseo fundamental
de la expresión genética en todas las células, por lo que su precisa regulación es crucial
para todas las formas de vida. Este proceso es muy sofisticado, está altamente regulado
y, se divide en cuatro subprocesos: Iniciación, Elongación, Terminación y
Recliclamiento (10, 12, 14, 16, 20).
Aunque de manera general los cuatro subprocesos de la traducción están muy
conservados en todos los eucariontes, la configuración del aparato de traducción en
muchos phyla eucariontes despliega una diversidad estructural y funcional en algunos
de sus components (8-11). Así, se descubrió hace unos años la existencia
exclusivamente en hongos de un nuevo factor de la traduccón. Se encontró que,
mientras que el proceso de Elongación en todos los eucariontes es catalizado sólo por
dos factores (los denominados eEF1A y eEF2), la levadura Saccharomyces cerevisiae
requería un factor adicional cuya ausencia es letal y que se denominó eEF3 (eukaryotic
elongation factor 3) (19). Poteriormente, genes que codifican eEF3 se han ido
identificando exclusivamente en otros hongos de todo tipo, como son Candida,
Pneumocystis, Neurospora, Aspergillus, Kluveromyces, Pichia, Orysea, y Mucor. (4-7,
15, 17, 18, 21, 22). Sin embargo, no se sabe el factor eEF3 existe en otros eukariontes.
Estudios genéticos y bioquímicos demostraron que el eEF3 es absolutamente
indispensable para realizar la traducción y que el gen que lo codifica es escencial, ya
que su carencia apaga el proceso de traducción global llevando a la muerte celular.
Además, se ha demostrado experimentalmente que la función del eEF3 está conservada
en las diferentes especies de hongos hasta ahora analizadas (3, 5). Se encontró que el
eEF3 es una ATPasa que interacciona con ambas subunidades del ribosoma y que, al
aumentar la tasa de disociación del sitio E ribosomal del tRNA deacilado en una manera
dependiente de ATP, el eEF3 estimula la unión del complejo aminoacil-tRNA-eEF1AGTP
al sitio A del ribosoma (2, 3, 5). Recientemente, se dilucidó la estructura molecular
tridimensional del eEF3 de la levadura S. cerevisiae (1). Estos estudios demostraron que
el eEF3 contiene dos sitios contiguos de unión a ATP conocidos como dominios ABC1
y ABC2 que estan separados por un cromodominio que está intercalado dentro de lo
dominio ABC2. También demostraron que eEF3 usa un sitio de unión completamente
nuevo en el ribosoma, cerca del sitio E, en el que el eEF3 mantiene y estabiliza la
estructura ribosomal (stalk) L1 en una conformación abierta. Esto explica que el eEF3
facilite la liberación del tRNA durante la Elongación (1). Por último, se ha demostrado
que el eEF3 podría tener un papel en el proceso de Reciclamiento de la traducción, ya
que promueve el desensamblado de los complejos de post-terminación en sus
components individuales (es decir, ribosoma, mRNA y tRNA) (13).
Dado que no se sabe si eEF3 existe en otros eucariones, la disponibilidad de la
secuencia genómica de cientos de organismos, así como de ponderosas herramientas
informáticas, abre la posibilidade de buscar éste factor en organismos nunca antes
analisados. El análisis experimental de la function de este factor proveniente de
organismos fuera del Reino Fungi, a través de un ensayo en levadura, nos llevara a una
publicación científica.
Referencias
1. Andersen, C. B. F., T. Becker, M. Blau, M. Anand, M. Halic, B. Balar, T. Mielke, T.
Boesen, J. S. Pedersen, C. M. Spahn, T. G. Kinzy, G. R. Andersen, and R.
Beckmann. 2006. Structure of eEF3 and the mechanism of transfer RNA release
from the E‐site. Nature 443:663‐668.
2. Andersen, G. R., P. Nissen, and J. Nyborg. 2003. Elongation factors in protein
synthesis. Trends Biochem. Sci. 28:434‐441.
3. Chakraburtty, K. 1999. Functional interaction of yeast elongation factor 3 with
yeast ribosomes. Int. J. Biochem. Cell Biol. 31:163‐173.
4. Chakraburtty, K., and A. Kamath. 1988. Protein synthesis in yeast. Int. J.
Biochem. 20:581‐590.
5. Chakraburtty, K., and F. J. Triana‐Alonso. 1998. Yeast elongation factor 3:
structure and function. Biol. Chem. 379:831‐840.
6. Colthurst, D. R., M. Santos, C. M. Grant, and M. Tuite. 1991. Candida albicans and
three other Candida species contain an elongation factor structurally and
functionally analogous to elongation factor 3. FEMS Microbiol. Lett. 80:45‐49.
7. Di Domenico, B. J., J. Lupisella, M. Sandbaken, and K. Chakraburtty. 1992.
Isolation and sequence analysis of the gene encoding translation elongation factor
3 from Candida albicans. Yeast 8:337‐352.
8. Hernández, G. 2012. On the emergence and evolution of the eukaryotic
translation apparatus. In M. Biyani (ed.), Cell‐free protein synthesis, pp. 31‐50.
InTech, Rijekra, Croatia.
9. Hernández, G., M. Altmann, and P. Lasko. 2010. Origins and evolution of the
mechanisms regulating translation initiation in eukaryotes. Trends Biochem. Sci.
35:63‐73.
10. Hernández, G., C. G. Proud, T. Preiss, and A. Parsyan. 2012. On the
diversification of the translation apparatus across eukaryotes. Comp. Funct. Genom.
2012:In press.
11. Hernández, G., and P. Vazquez‐Pianzola. 2005. Functional diversity of the
eukaryotic translation initiation factors belonging to eIF4 families. Mech. Dev.
122:865‐876.
12. Kapp, L. D., and J. R. Lorsch. 2004. The molecular mechanics of eukaryotic
translation. Annu. Rev. Biochem. 73:657‐704.
13. Kurata, S., K. H. Nielsen, S. F. Mitchell, J. R. Lorsch, A. Kaji, and H. Kaji. 2010.
Ribosome recycling step in yeast cytoplasmic protein synthesis is catalyzed by
eEF3 and ATP Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 107:10854‐10859.
14. Mathews, M. B., N. Sonenberg, and J. W. B. Hershey. 2007. Origins and principles
of translational control, p. 1‐40. In M. B. Mathews, N. Sonenberg, and J. W. B.
Hershey (ed.), Translational control in biology and medicine. Cold Spring Harbor
Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York.
15. Qin, S., A. Xie, C. M. Bonato, and C. S. McLaughlin. 1990. Sequence analysis of the
translation elongation factor 3 from Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem.
265:1903‐1912.
16. Rodnina, M. V., and W. Wintermeyer. 2009. Recent mechanistic insights into
eukaryotic ribosomes. Curr. Opin. Cell Biol. 21:1‐9.
17. Sandbaken, M., J. A. Lupisella, B. DiDomenico, and K. Chakraburtty. 1990.
Isolation and characterization of the structural gene encoding elongation factor 3.
Biochim. Biophys. Acta 1050:230‐234.
18. Skogerson, L. 1979. Separation and characterization of yeast elongation factors.
Meth. Enzymol. 60:676‐685.
19. Skogerson, L., and E. Wakatama. 1976. A ribosome‐dependent GTPase from
yeast distinct from elongation factor 2. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 73:73‐76.
20. Sonenberg, N., and A. G. Hinnebusch. 2007. New modes of translation control in
development, behavior, and disease. Mol. Cell 28:721‐729.
21. Triana‐Alonso, F. J., K. Chakraburtty, and K. H. Nierhaus. 1995. The elongation
factor 3 unique in higher fungi and essential for protein biosynthesis is an E site
factor. J. Biol. Chem. 270:20473–20478.
22. Ypma‐Wong, M. F., W. A. Fonzi, and P. S. Sypherd. 1992. Fungus‐specific
translation elongation factor 3 gene present in Pneumocystis carinii. Infect.
Immunity 60:4140‐4145.