Inhibition of protein synthesis leading to unfolded protein response is the major event in abrin-mediated apoptosis

Abrin obtained from the plant Abrus precatorius inhibits protein synthesis and also triggers apoptosis in cells. Previous studies from our laboratory suggested a link between these two events. Using an active site mutant of abrin A-chain which exhibits 225-fold lower protein synthesis inhibitory activity than the wild-type abrin A-chain, we demonstrate in this study that inhibition of protein synthesis induced by abrin is the major factor triggering unfolded protein response leading to apoptosis. Since abrin A-chain requires the B-chain for internalization into cells, the wild-type and mutant recombinant abrin A-chains were conjugated to native ricin B-chain to generate hybrid toxins, and the toxic effects of the two conjugates were compared. The rate of inhibition of protein synthesis mediated by the mutant ricin B-rABRA (R167L) conjugate was slower than that of the wild-type ricin B-rABRA conjugate as expected. The mutant conjugate activated p38MAPK and caspase-3 similar to its wild-type counterpart although at later time points. Overall, these results confirm that inhibition of protein synthesis is the major event contributing to abrin-mediated apoptosis.

The frequency of muscle protein polymorphism in Menidia menidia (Atherinidae) along the Atlantic coast

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The effect of triclabendazole ("Fasinex") on protein synthesis by the liver fluke, Fasciola hepatica

The effect of the active sulphoxide metabolite of the anthelmintic triclabendazole (TCBZ-SX, 15-50 mu g ml(-1)) on the incorporation of radioactively labelled [C-14] leucine by adult Fasciola hepatica tissue slices was measured by liquid scintillation counting. In addition, the ability of the microfilament-disrupting drug, cytochalasin B, and the microtubule-disrupting drug, tubulozole-C, to inhibit protein synthesis, was assessed by similar methods and compared with TCBZ-SX. The established protein synthesis inhibitors, cycloheximide and actinomycin D were used as positive controls. All the drugs showed a significant inhibition of protein synthesis, albeit to different extents; however, TCBZ-SX was the most potent, with no significant difference between its effect and that of cycloheximide or actinomycin D. Moreover, the concentration of TCBZ-SX, above 15 mu g ml(-1), had little further influence on incorporation of [C-14] leucine. This investigation demonstrates the inhibitory effect of TCBZ-SX, cytochalasin B and tubulozole-C on protein synthesis in F. hepatica and confirms the qualitative observations made in several previous ultrastructural studies.

THE EFFECT OF DIAMPHENETHIDE ON PROTEIN-SYNTHESIS BY THE LIVER FLUKE, FASCIOLA-HEPATICA

The effect of the deacetylated (amine) metabolite of diamphenethide (DAMD, 10 mug ml-1) on the uptake and incorporation by adult Fasciola hepatica of radioactively labelled precursors of DNA, RNA and protein synthesis ([H-3]thymidine, [H-3]uridine and [H-3]leucine, respectively) was measured by liquid scintillation counting. Comparison was made between the effects of DAMD and those of specific inhibitors of DNA, RNA and protein synthesis, namely, 5-fluorouracil, cordycepin and cycloheximide, respectively. DAMD caused a significant decrease in the overall uptake and incorporation of [H-3]uridine by F. hepatica, decreased the incorporation of [H-3]leucine and also caused a significant decrease in the overall protein content of the flukes. The effect of DAMD was similar to that of cycloheximide (I x 10(-3) M), a potent inhibitor of protein synthesis, which also caused a significant decrease in the incorporation of [H-3]leucine by the fluke and a decrease in the overall protein content of the fluke. Cordycepin(100 mug ml-1) caused a significant decrease in the protein content of the fluke, but had no effect on the uptake or incorporation of [H-3]uridine. 5-Fluorouracil (I x 10(-4) m) did not affect the uptake or incorporation of VH]thymidine, nor did it decrease the protein content of the fluke. The results indicate that DAMD inhibits protein synthesis by F. hepatica, possibly by inhibiting RNA synthesis. The results are also consistent with previous morphological investigations involving DAMD.

The role of environmental stress on protein synthesis fidelity

Estudos recentes estabelecem uma ligação entre erros na tradução do mRNA e cancro, envelhecimento e neurodegeneração. RNAs de transferência mutantes que introduzem aminoácidos em locais errados nas proteínas aumentam a produção de espécies reactivas de oxigénio e a expressão de genes que regulam autofagia, ribofagia, degradação de proteínas não-funcionais e protecção contra o stress oxidativo. Erros na tradução do mRNA estão portanto relacionados com stress proteotóxico. Sabe-se agora que o mecanismo de toxicidade do crómio está associado à diminuição da fidelidade de tradução e à agregação de proteínas com malformações que destabilizam a sua estrutura terciária. Desta forma, é possível que os efeitos do stress ambiental ao nível da degeneração celular possam estar relacionados com a alteração da integridade da maquinaria da tradução. Neste estudo procedeu-se a uma avaliação alargada do impacto do stress ambiental na fidelidade da síntese de proteínas, utilizando S. cerevisiae como um sistema modelo. Para isso recorreu-se a repórteres policistrónicos de luciferase que permitiram quantificar especificamente a supressão de codões de terminação e o erro na leitura do codão AUG em células exposta a concentações não letais de metais pesados, etanol, cafeína e H2O2. Os resultados sugerem que a maquinaria de tradução é na generalidade muito resistente ao stress ambiental, devido a uma conjugação de mecanismos de homeostase que muito eficientemente antagonizam o impacto negativo dos erros de tradução. A nossa abordagem quantitativa permitiu-nos a identificar genes regulados por uma resposta programada ao stress ambiental que são também essenciais para mitigar a ocorrência de erros de tradução, nomeadamente, HSP12, HSP104 e RPN4. A exposição prolongada ao stress ambiental conduz à saturação dos mecanismos de homeostase, contribuindo para a acumulação de proteínas contendo erros de tradução e diminuindo a disponibilidade de proteínas funcionais directamente envolvidas na manutenção da fidelidade de tradução e integridade celular. Ao contrário de outras Hsps, a Hsp12p adopta normalmente uma localização membranar em condições de stress, que pode modular a fluidez e estabilidade membranar, sugerindo que a membrana plasmática é um alvo preferencial da perda de fidelidade da tradução. Para melhor compreender as respostas celulares aos erros de tradução, células contendo deleções em genes codificadores das Hsps foram transformadas com tRNAs mutantes que introduzem alterações no proteoma. Os nossos resultados demonstram que para além da resposta geral ao stress, estes tRNAs induzem alterações a nível do metabolismo celular e um aumento de aminoacilação com Metionina em vários tRNAs, sugerindo um mecanismo de protecção contra espécies reactivas de oxigénio. Em conclusão, este estudo sugere um papel para os erros de tradução na gestão de recursos energéticos e na adaptação das células a ambientes desfavoráveis.