The role of translation initiation factor 3 (eIF3) in translation termination.

Abstract

Protein synthesis is a tightly regulated process of gene expression. Each gene has its start and its stop, which is determined by one of the three stop codons. Many recent articles describe ribosomes that purposely bypass stops on specific mRNAs to extend the nascent polypeptide to alter its properties. It is called programmed stop codon readthrough. Since over 15% of human genetic diseases are caused by so called premature termination codons (PTC) that halt translation and produce truncated proteins, this mechanism has a great potential implication in medical research. Numerous labs search for non-toxic drugs specifically increasing readthrough at PTCs; however, the success of this effort requires identification and understanding of all factors that are involved in this process. Here, we present one such factor eukaryotic initiation factor 3 (eIF3) and describe its ability to induce readthrough on stop codons in termination non-favorable context during programmed readthrough and also the consequences of its action on translation regulation. We additionally analyzed which near-cognate (nc) tRNAs are incorporated at UGA stop codons depending on the nucleotide that immediately follows them (so called +4 base). This way we established new rules for stop codon decoding and identified so called...

Syntéza proteinů v buňce je velmi regulovaný proces během genové exprese. Každý gen má svůj vlastní začátek a též jeden konec, který je určován přítomností jednoho ze tří stop kodónů. Mnoho součastných článků popisuje ribosomy, které záměrně přechází přes stop signál u některých vybraných mRNA, aby prodloužily vznikající polypeptid a změnily jeho vlastnosti. Tento regulační proces se nazývá programované pročítání stop kodónu. Výzkum této regulace má potenciál se uplatnit i v lékařství, neboť přibližně 15% všech dědičných chorob je způsobeno přítomností takzvaného předčasného terminačního kodónu (PTC), který zastaví translaci a vznikne tak zkrácený nefunkční protein. Mnohé laboratoře již hledají netoxické látky, které by zvyšovaly pročítání předčasného terminačního kodónu. Bohužel k úspěšnému naplnění jejich záměru je třeba identifikovat a porozumět všem faktorům, které tento process ovlivňují. V této disertační práci představujeme jeden takový faktor- eukaryotický iniciační faktor 3 (eIF3). Demonstrujeme jeho schopnost indukovat pročítání terminačních kodónů, které jsou v kontextu nukleotidů nevhodných pro efektivní terminaci. Taktéž jsme vytvořili analýzu "nearcognate" tRNA a ukázali, jak jsou inkorporovány na stop kodón, za kterým následují různé nukleotidy. Díky tomu jsme byli schopni rozšířit...