The molecular dissection of protein synthesis via small molecules

Protein synthesis is a highly regulated process and it is vital to life. If the rate of translation is too slow, proteins will not be replaced fast enough causing an imbalance in protein turnover and eventual cell death. On the other hand, if the rate of translation is too fast, it can lead to uncontrolled growth and potential tumorigenesis. The scientific community is now trying to exploit this concept to create novel anticancer therapies using inhibitors of translation. These inhibitors have also been invaluable to dissecting the mechanism of translation.Hippuistanol is an inhibitor of translation initiation which inhibits eIF4A:RNA interaction. Herein I characterize the binding site of hippuristanol on eIF4A and develop hippuristanol-resistant mutants to demonstrate that both helicase activity and eIF4G:eIF4A interaction are absolutely required for eIF4A to function in translation. As well, I utilize this compound to determine that eIF4B, eIF4H, and eIF3a cross-link to RNA in an eIF4A-dependent manner up to 52 nucleotides downstream from cap structure of the mRNA. We also demonstrate that eIF4E only cross-links to RNA within a few nucleotides of the cap structure and is not visible at 12 nucleotides downstream of the cap structure. These results shed light on the positioning of initiation factors within the 5'UTR.Herein I also present that cytotrienin A, an inducer of apoptosis in leukemia cell lines, as a novel inhibitor of translation elongation. The compound inhibits proper eEF1A function and inhibits translocation when aminoacyl-tRNA is loaded onto the ribosome in an eEF1A-dependent fashion. Cytotrienin A also hindered growth in several models of angiogenesis indicating that this compound has potential as an anticancer therapeutic. These results strengthen the idea that inhibitors of translation have great potential as anticancer agents as well as being great tools to dissect the mechanism of protein synthesis.La synthèse protéique ou traduction est un processus hautement régulé et essentiel à la vie. Si le rythme de synthèse protéique est trop lent, les protéines ne sont pas remplacées assez rapidement créant un débalancement du taux de renouvellement protéique ce qui entraîne la mort cellulaire. À l'opposé, si le rythme de synthèse est trop rapide, ceci peut engendrer une croissance cellulaire anarchique et potentiellement initier la tumorigenèse. La communauté scientifique cherche à exploiter ce concept afin de créer de nouvelles thérapies anticancéreuses utilisant des inhibiteurs de la traduction. Ces inhibiteurs sont également des outils inestimables pour disséquer les mécanismes de la traduction.L'hippuristanol est un inhibiteur de la traduction qui bloque l'interaction entre eIF4A er l'ARN. Ici, j'ai caractérisé le site de liaison de l'hippuristanol sur eIF4A et j'ai développé des mutants résistant à l'hippuristanol qui ont servis à démontrer que la fonction d'hélicase et l'interaction eIF4G:eIF4A sont toutes deux requises pour que eIF4A soit fonctionnel dans la traduction. De plus, j'ai utilisé ce composé pour déterminer que eIF4B, eIF4H et eIF3a sont tous liés à l'ARN par chimio-pontage et ces interactions qui peuvent être détectées jusqu'à 52 nucléotides en aval de la coiffe requièrent eIF4A. Nous avons également démontré que l'association de eIF4E à l'ARNm n'est détectée par chimio-pontage qu'avec les quelques nucléotides immédiatement en aval de la coiffe et n'est pas détectable au niveau du douzième nucléotide. Ces résultats ont éclaircis le positionnement des facteurs d'initiation au niveau du 5'NTR.Ici, je démontre également que la cytotriénine A, un inducteur d'apoptose dans les cellules leucémiques, est un nouvel inhibiteur de l'élongation lors de a traduction. Ce composé inhibe le fonctionnement du facteur eEF1A et inhibe l'étape de translocation dépendante de eEF1A qui ensuit le chargement du complexe aminoacyl-tRNA sur le ribosome. Le cytotriène A empêche également la croissance dans plusieurs modèles d'angiogenèse, indiquant que ce composé possède un potentiel comme agent anticancéreux. Ces résultats renforcent l'idée que les inhibiteurs de la traduction possèdent un énorme potentiel en tant qu'agent anticancéreux, ainsi que comme outils afin de décortiquer les mécanismes gouvernant la synthèse protéique