Efeitos celulares da hipusinação e do inibidor de hipusinação GC7 na autofagia utilizando como modelo Saccharomyces cerevisiae

Abstract

O fator de tradução de eucariotos 5A (eIF5A) é uma proteína altamente conservada em eucariotos e arqueas, essencial para viabilidade celular, e está envolvido no controle da proliferação celular, e em processos tumorogênico e inflamatório. eIF5A possui um aminoácido exclusivo, chamado hipusina, formado por uma modificação pós-traducional. A biossíntese da hipusina é espermidina-dependente e envolve duas etapas enzimáticas. A primeira etapa, a enzima desoxi-hipusina sintase participa desse processo adicionando um grupo 4-aminobutil, oriundo da espermidina, para um resíduo altamente conservado de lisina presente em eIF5A. Em seguida ocorre uma hidroxilação pela enzima desoxi-hipusina hidroxilase, levando a maturação de eIF5A. A atividade de eIF5A é inibida pela molécula N1- Guanyl-1,7-diaminoheptane (GC7), um análogo estrutural da espermidina que compete pela ligação ao sítio ativo da enzima desoxi-hipusina sintase. eIF5A e GC7 foram relacionados ao processo de autofagia, que é um processo catabólico de degradação lisossomal/vacuolar essencial para reciclagem de componentes citoplasmáticos e organelas danificados ou desnecessários. Na literatura, há controvérsia a respeito do efeito de eIF5A e GC7 quanto à regulação da autofagia. No presente estudo, foi investigada a relação de eIF5A e GC7 na autofagia utilizando como modelo a levedura Saccharomyces cerevisiae. Analisamos os efeitos celulares de dois mutantes relacionados a via de hipusinação - dys1-1 (mutação na desoxi-hipusina sintase) e hyp2-3 (mutação em eIF5A) - e do tratamento celular com GC7 na autofagia, por meio de dados de rastreamento em larga escala e analises de western blot. Devido a importância de eIF5A na célula, uma disfunção nesta proteína leva a um efeito global e prejudicial à célula, porém, algumas vias serão mais afetadas e outras menos afetadas. No caso, a via de autofagia é afetada diante uma mutação em eIF5A. No entanto, este efeito pode ser brando e reversível, uma vez que ao analisarmos outro mutante da via dys1-1 e o tratamento com GC7 indicam que há uma indução de autofagia, o que provavelmente ocorre por um efeito independente da inibição de hipusinação, que é o acúmulo de poliaminas.

The eukaryotic translation factor 5A (eIF5A) is a highly conserved protein in eukaryotes and archaea, essential for cellular viability and it is involved in the control of cell proliferation and inflammatory and tumorigenic processes. eIF5A contains a unique amino acid-specific for its activity: hypusine, which is formed by posttranslational modification. The hypusine biosynthesis is spermidine-dependent and involves two enzymatic steps. In the first stage, the deoxyhypusine synthase enzyme catalyzes the transfer of the 4-aminobutyl portion of spermidine to a highly conserved and specific lysine residue on the eIF5A side chain. It is then hydroxylated by the enzyme deoxyhypusine hydroxylase, leading to the maturation of eIF5A. The activity of eIF5A is inhibited by N1-Guanyl-1,7-diaminoheptane (GC7), a structural analog of the polyamine spermidine which competes for binding to the active site of the deoxyhypusine synthase. eIF5A and GC7 appear to be related to the autophagy process, which is a lysosomal/vacuolar degradation catabolic process essential for recycling cytoplasmic components and damaged or unnecessary constituents. In the literature, there are controversies regarding the effect of eIF5A and GC7 on the regulation of autophagy. In the present study, the relationship of eIF5A and GC7 in autophagy was investigated using the yeast Saccharomyces cerevisiae as a model. We analyzed the cellular effects of two mutants related to the hypusination pathway - dys1-1 (mutation in deoxyhypusine synthase) and hyp2-3 (mutation in eIF5A) - and GC7 cell treatment in autophagy, using tracking data in large scale and western blot analyzes. Due to the importance of eIF5A in the cell, dysfunction of this protein leads to a global and harmful effect on the cell, but, some pathways will be more affected and others less affected. The autophagy pathway is affected by an eIF5A mutation. However, this effect can be mild and reversible, since when analyzing the dys1- 1 mutant and treatment with GC7, it indicates that there is an induction of autophagy, which probably occurs due to an effect independent of the inhibition of hypusination, which is the accumulation of polyamines.