The regulation of mRNA translation is crucially important in determining which cellular proteins are produced in response to intracellular and extracellular cues. The resulting collection of functional proteins determines which physiological processes a given cell will carry out; therefore, the deregulation of protein production is strongly implicated in diseases, such as cancer, in which cells fail to appropriately respond to stimuli. The mammalian target of rapamycin(mTOR) signaling pathway, which links amino acid, growth factor, and energy availability to mRNA translation resulting in cellular growth and proliferation, is frequently deregulated in cancer and is an active target for drug discovery. Among the effectors of mTOR signaling are the eukaryotic translation initiation factor 4E (eIF4E) binding proteins (4E-BPs), which when phosphorylated bymTOR release the mRNA 5'-cap protein eIF4E to promote translation of progrowth/proliferation mRNAs. While previous biochemical fractionation experiments have suggested that 4E-BP1 is exclusively cytoplasmic, we show using immunoassays that this protein is also present in the nuclei of mammalian cells, where it sequesters eIF4E upon mTOR inhibition. This nuclear eIF4E accumulation is useful as a biomarker for mTOR signaling, as we use it as the read-out for a chemical genetic screen for novel mTOR pathway inhibitors. This discovery of a nuclear eIF4E:4E-BP1 complex opens the door to the potential for4E-BPs to impact nuclear RNA processing events. Evidence for and against iv such a nucleus-specific function for 4E-BPs is evaluated and the nuclear function of 4E-BPs is assessed experimentally. / La régulation de la traduction des ARN messagers (ARNm) est d'une importance cruciale afin de contrôler quelles protéines sont produites en réponseaux signaux intra- et extracellulaires. La collection de protéines fonctionnelles quien résulte détermine quels processus physiologiques seront effectués par la cellule. Conséquemment, la dérégulation du contrôle traductionnel est fortement impliquée dans plusieurs pathologies, incluant le cancer, ceci dû au fait que les cellules ne répondent pas de manière appropriée aux stimuli qu'elles reçoivent. Une voie de signalisation impliquée dans la croissance et la prolifération cellulaire qui est souvent dérégulée dans les cancers, la voie de la cible mammifère de la rapamycine (mTOR), et qui intègre la disponibilité en acides aminés, facteurs de croissance et énergie avec la traduction des ARNm, est une cible pharmacologique préférentielle. Parmi les effecteurs de la voie mTOR, on retrouve les protéines s'associant au facteur d'initiation de la traduction eIF4E, les 4E-BP, qui lorsqu'elles sont phosphorylées relâchent la protéine liant la coiffe5' des ARNm, eIF4E, promouvant ainsi la traduction des ARNm encodant des protéines impliquées dans la croissance et la prolifération. En contraste avec les résultats de fractionnement subcellulaires reportés précédemment dans la littérature suggérant que 4E-BP1 est une protéine exclusivement cytoplasmique, nous montrons ici, par essais immunologique, que cette protéine est également v résidente du noyau des cellules mammifères où elle séquestre eIF4E suivant l'inhibition de mTOR. Cette accumulation nucléaire de eIF4E est un biomarqueur de choix que nous avons utilisé comme lecture du niveau d'activité de la voie mTOR lors d'un criblage chimio-génétique entrepris dans le but de trouver de nouveaux inhibiteurs de la voie mTOR. Cette découverte d'un complexe nucléaire eIF4E :4E-BP1 à ouvert la porte à une possible fonction des 4E-BP dans certains processus nucléaires. Les évidences en faveur et en opposition àun tel rôle nucléaire spécifique des 4E-BPs sont évaluées et la fonction nucléaire des 4E-BPs est testée expérimentalement.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.97024 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Livingstone, Mark |
| 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. |
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