In eukaryotes, control of protein synthesis or translation is critical for maintenance of cellular function and adaptation to environmental stimuli or stresses. The entire process of producing a functional protein molecule from an mRNA template is elaborately controlled and involves several integrated phases. It is the initiation phase of recruiting the protein synthesis machinery to an mRNA that is rate-limiting for translation. Importantly, a major regulatory mechanism of translation initiation is performed by the eIF4E-binding proteins (4E-BPs). These small proteins interact with the mRNA 5' cap-binding protein, eIF4E, and inhibit translation by preventing it from forming a complex that promotes translation. This is accomplished by the competition of the 4E-BPs with eIF4G for association to eIF4E. This competition is determined by the degree of stimulus-induced 4E-BP phosphorylation: whereas hypophophorylated 4E-BPs bind tightly to eIF4E, hyperphosphorylation causes their dissociation from eIF4E and permits translation. In the nervous system, translational control is obligatory for learning and memory. 4E-BP2, the predominant mammalian 4E-BP in the brain, is required to ensure normal functioning of translation-dependent memory processes. This thesis describes the identification of asparagine deamidation as a novel posttranslational modification of 4E-BP2 in the brain. Deamidation is the spontaneous conversion of asparagines to aspartates. Deamidated 4E-BP2 exhibits increased binding to the mammalian Target of Rapamycin (mTOR)-binding protein, Raptor. Furthemore, 4E-BP2 deamidation, which occurs during postnatal development, alters neuronal activity. It is conceivable that this modification of 4E-BP2 compensates for its attenuated phosphorylation in the brain. 4E-BP2 is also identified here, by virtue of its propensity to deamidate, as a novel substrate for the enzyme Protein L-Isoaspartyl Methyltransferase (PIMT). As a whole, this thesis describes a posttransl / Le contrôle de la synthèse protéique ou traduction chez les eucaryotes est d'une importance capitale dans le maintien de l'homéostasie cellulaire et dans l'adaptation aux stimuli et stress environnementaux. La production de protéines fonctionnelles à partir d'ARN messagers est soumise à un fin contrôle et consiste en une succession d'étapes intégrées. C'est au cours de la première étape de la traduction, l'initiation, que la machinerie traductionnelle est recrutée au niveau de l'ARN messager. L'initiation est l'étape limitante du processus de synthèse. Au coeur du processus de régulation de l'initiation de la traduction se trouve les facteurs liant eIF4E, les 4E-BP. Ces protéines de faible poids moléculaire interagissent avec le facteur eIF4E qui lie le 5'-cap des ARN messagers et inhibe ainsi la traduction en empêchant eIF4E de participer à la formation du complexe d'initiation. Cette inhibition est causée par la compétition entre les 4E-BP et eIF4G pour lier eIF4E. Le niveau de compétition est déterminé par le degré de phosphorylation de 4E-BP induit par les stimuli extracellulaire. Les formes hypophosphorylées de 4E-BP lient eIF4E avec une forte affinité, tandis que les formes hyperphosphorylées relâchent eIF4E, ce qui stimule la traduction. Dans le système nerveux, le contrôle de la traduction est nécessaire pour l'apprentissage et la mémoire. 4E-BP2, le facteur liant eIF4E dont l'abondance est prédominante dans le système nerveux des mammifères, est requis afin d'assurer un fonctionnement normal des processus de mémoire qui dépendent de la traduction. Cette thèse décrit la déamidation d'asparagine en tant que nouvelle modification post-traductionnelle du facteur 4E-BP2 dans le cerveau. Cet événement de déamidation consiste en la conversion spontanée de résidu asparagine en résidu acide aspartique. La forme déamidée de 4E-BP2 présente une affinité accrue pour la protéine Raptor, un facteur associé au comp
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.86551 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Bidinosti, Michael Anthony |
| Contributors | Nahum Sonenberg (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biochemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.002 seconds