a/eIF5A: a translation factor with a unique-post translational modification

eIF5A is a small protein conserved in eukaryotes and archaea. It represents the unique cellular protein that contains the rare amino acid, hypusine. This latter originates from a post-translational modification. In the mammalian cells two genes, eIF5A1 and eIF5A2, codify for isoforms of the protein . eIF5A was initially identified as an elongation factor involved in the translation process. Successively, several studies have evidenced the role of the protein in cellular proliferation, integrity of the cellular membranes, mRNA decay… The hypusination is crucial for the role established by the protein in the translation process; and there is a differential expression level among the two genes. eIF5A1 gene is constituently expressed in all cells and tissues; whereas, eIF5A2 shows a tissue specific. eIF5A2 results highly expressed in particular cancer tissues and in definite cancer cell lines. These observations support several hypotheses that eIF5A2 is a candidate oncogene. Regarding the functional aspects of the archeobacterial hypusinated factor few information have been demonstrated up to date. Recently, it has been shown that the archebacterial initiation factor, aIF5A, does possess a ribonucleolytic activity. The work done in our laboratory aimed to identify the functional aspects of the archeobacterial factor and to study of the expression variations of the eukaryotic factor in cell cultures in stress conditions. The recombinant protein obtained in our laboratory was used in ultracentrifugation experiments that have revealed the affinity of the factor for the 50S and not the 30S ribosomal subunit. This data do indicate a role of the protein in the translation process that do need further investigations in order to precise it. On the other hand, we have studied expression variations at genetic and protein level of eIF5A1 and eIF5A2 in K-562 and U-937 in serum deficiency and hypoxic conditions. The qualitative results obtained up till now leads us to deduce that the expression levels of both genes undergoes changes due to the stress conditions imposed: A1 gene do respond decreasing the genetic and protein levels; however, A2 gene respond decreasing slightly the expression levels at the beginning of the treatment for then increasing as majorly evidenced with the experiments in hypoxic conditions. These results do need further quantitative analysis to be confirmed.

eIF5A, una piccola proteina conservata negli eucarioti ed archaea, rappresenta l’unica proteina endocellulare contenente il raro amminoacido, ipusina, derivante da una modificazione post-traduzionale. eIF5A fu inizialmente identificata come un fattore di allungamento coinvolto nella sintesi proteica. Successivamente, studi condotti hanno evidenziato un ruolo della proteina nella proliferazione cellulare, integrità della parete, mRNA decay. L’ipusinazione è essenziale per la funzione del fattore nella sintesi proteica. Nelle cellule di mammifero due geni, eif5A1 ed eif5A2, codificano per isoforme della proteina caratterizzate da livelli di espressione differenti. eif5A1 è espresso costitutivamente in tutte le cellule ed tutti i tessuti; mentre eif5A2 mostra un espressione tessuto specifica. In effetti, il gene eif5A2 risulta maggiormente espresso in particolari tessuti cancerogeni and in linee cellulari cancerogene definite. Queste osservazioni conducono a considerare il gene in questione un oncogene. Riguardo gli aspetti funzionali del fattore archeobatterio, poche informazioni si sanno fino ad ora. Recentemente, è stata dimostrata un attività ribonucleotidica del fattore. Il lavoro svolto dal nostro laboratorio ha avuto come obiettivo la caratterizzazione funzionale del fattore archeobatterio e lo studio delle variazioni nell’espressione del fattore eucaristico in culture cellulari sottoposte a condizioni di stress. La proteina ricombinante aIF5A, ottenuta nel nostro laboratorio, è stata utilizzata in esperimenti di ultracentrifugazione che hanno rivelato l’affinità del fattore per le sub unità 50S e non le 30S archeobatteri che. Questo dato indica un ruolo della proteina nel processo di traduzione, vi è bisogno comunque di ulteriori indagini per determinarlo con precisione. Parallelamente, abbiamo analizzato le variazioni nell’espressione a livello trascrizionale e tradizionale di eIF5A1 ed eIF5A2 nelle cellule U-937 e K-562 nelle condizioni di deficienza di siero ed ipossia. I risultati qualitativi ottenuti finora ci permettono di dedurre che i livelli di espressione di entrambi i geni subiscono delle modificazioni in risposta alle condizioni di stress imposte: mRNA di A1 diminuisce mentre aumentano i livelli della proteina corrispondente; mentre A2 risponde allo stress diminuendo inizialmente i livelli di espressione per poi successivamente aumentare col aumentare del tempo di esposizione al trattamento come appunto ben evidente nella condizione di ipossia. Questi risultati necessitano di analisi quantitative per essere confermati.