Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia

Autores
Bonnet, Laura Vanesa
Año de publicación
2022
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Hallak, Marta Elena
Bocco, José Luis
Valdez Taubas, Javier
Maccioni, Mariana
Rossi, Mario
Descripción
Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2022.
Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Resumen: La enzima arginil-ARNt transferasa (Ate1) cataliza la transferencia de arginina desde un ARN de transferencia a una proteína aceptora. Este proceso conocido como arginilación postraduccional está involucrado en el catabolismo de proteínas, particularmente en la señalización de sustratos del sistema de degradación ubiquitina-proteasoma (UPS). En situaciones donde el UPS está comprometido, la célula activa el mecanismo proteolítico de autofagia para evitar la acumulación de especies tóxicas y mantener el fitness celular. No obstante, se desconoce si la arginilación es necesaria para el reconocimiento y la degradación de proteínas por la vía autofágica. Por este motivo, en este trabajo de tesis se propuso investigar la implicancia funcional de Ate1 en la autofagia. Se analizaron aspectos moleculares y celulares de las distintas variantes alternativas de la enzima durante la respuesta autofágica inducida por la inhibición del proteasoma. Utilizando diferentes metodologías, se demostró que las isoformas de Ate1 se localizan en el citosol y núcleo de la célula, mientras que una fracción de las mismas se une a membranas biológicas y proteínas del citoesqueleto. Esta distribución se correlaciona con la formación de estructuras de alto peso molecular, que se localizan en las proximidades del núcleo junto a la proteína adaptadora autofágica p62 y otros sustratos de degradación. Dada la importancia de p62 en el reconocimiento de sustratos, la compartimentación de Ate1 junto a esta proteína sugiere que podría ser necesaria durante la respuesta autofágica. Además, para comprender la implicancia biológica de la enzima en este proceso degradativo, se analizó la actividad autofágica en ausencia de Ate1, y frente a la expresión endógena y ectópica de la enzima en células. Con esta finalidad, se realizaron ensayos bioquímicos y de microscopía confocal que permitieron descubrir aspectos funcionales de la enzima. Se demostró que en ausencia de Ate1, el complejo mTORC1 está hiperactivado, lo cual disminuye el flujo de autofagia y provoca la acumulación de vacuolas y sustratos autofágicos en la célula. Además, se observaron defectos en la inducción de autofagia en condiciones de déficit nutricional. La expresión ectópica de una única isoforma de Ate1 permitió recuperar parcialmente el fenotipo salvaje. Este estudio sugiere que Ate1 podría contribuir al proceso de reconocimiento de los sustratos junto a p62 y permite establecer la importancia de la arginilación en la regulación del proceso de degradación autofágico.
Abstract: arginyl-tRNA transferase (Ate1) enzyme catalyzes the transfer of arginine from a transfer RNA to an acceptor protein. This process known as post-translational arginylation is involved in protein catabolism, notably during substrates recognition by the ubiquitin-proteasome degradation system (UPS). When the UPS is compromised, cells activate autophagy, a proteolytic mechanism that prevents the accumulation of toxic species and maintains cellular homeostasis. To further investigate whether protein arginylation is required in this process, this work was focused on the functional implication of Ate1 in the autophagic pathway. Molecular and cellular aspects of Ate1 isoforms were analyzed during the autophagic response induced by proteasome inhibition using different experimental approaches. Ate1 isoforms were found in the cytosol and nucleus of the cell, whereas a fraction was associated with biological membranes and cytoskeleton proteins. This subcellular distribution correlates with the formation of high molecular weight structures, which are localized in the perinuclear region of the cell together with the autophagic adaptor protein, p62 and other degradation substrates. Given the importance of p62 in substrate recognition, the compartmentalization of Ate1 with this protein suggests that it may be required during autophagic response. To understand the biological implication of Ate1 in this degradative process, we assessed autophagic activity in the absence of the enzyme, and under endogenous or ectopic expression of Ate1 in cultured cells. Ate1 deletion causes mTORC1 complex hyperactivation, a decrease of autophagic flux and leads to an accumulation of autophagosomes and their substrates. Moreover, autophagic induction is impaired under fasting conditions. The observed phenotype can be partially rescued by reintroduction of stably expressed Ate1-specific isoform. Finally, this study suggests that Ate1 may contribute to the substrate recognition process together with p62 and highlights the importance of post-translational arginylation in the regulation of the autophagic degradation process.
2024-06-30
Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Materia
Biología molecular
Arginina
Autofagia
Enzimas
Proteínas
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Repositorio
Repositorio Digital Universitario (UNC)
Institución
Universidad Nacional de Córdoba
OAI Identificador
oai:rdu.unc.edu.ar:11086/28114

id RDUUNC_7e93c43ed68b906f76edc42c64ea6a9b
oai_identifier_str oai:rdu.unc.edu.ar:11086/28114
network_acronym_str RDUUNC
repository_id_str 2572
network_name_str Repositorio Digital Universitario (UNC)
spelling Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagiaBonnet, Laura VanesaBiología molecularArgininaAutofagiaEnzimasProteínasTesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2022.Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Resumen: La enzima arginil-ARNt transferasa (Ate1) cataliza la transferencia de arginina desde un ARN de transferencia a una proteína aceptora. Este proceso conocido como arginilación postraduccional está involucrado en el catabolismo de proteínas, particularmente en la señalización de sustratos del sistema de degradación ubiquitina-proteasoma (UPS). En situaciones donde el UPS está comprometido, la célula activa el mecanismo proteolítico de autofagia para evitar la acumulación de especies tóxicas y mantener el fitness celular. No obstante, se desconoce si la arginilación es necesaria para el reconocimiento y la degradación de proteínas por la vía autofágica. Por este motivo, en este trabajo de tesis se propuso investigar la implicancia funcional de Ate1 en la autofagia. Se analizaron aspectos moleculares y celulares de las distintas variantes alternativas de la enzima durante la respuesta autofágica inducida por la inhibición del proteasoma. Utilizando diferentes metodologías, se demostró que las isoformas de Ate1 se localizan en el citosol y núcleo de la célula, mientras que una fracción de las mismas se une a membranas biológicas y proteínas del citoesqueleto. Esta distribución se correlaciona con la formación de estructuras de alto peso molecular, que se localizan en las proximidades del núcleo junto a la proteína adaptadora autofágica p62 y otros sustratos de degradación. Dada la importancia de p62 en el reconocimiento de sustratos, la compartimentación de Ate1 junto a esta proteína sugiere que podría ser necesaria durante la respuesta autofágica. Además, para comprender la implicancia biológica de la enzima en este proceso degradativo, se analizó la actividad autofágica en ausencia de Ate1, y frente a la expresión endógena y ectópica de la enzima en células. Con esta finalidad, se realizaron ensayos bioquímicos y de microscopía confocal que permitieron descubrir aspectos funcionales de la enzima. Se demostró que en ausencia de Ate1, el complejo mTORC1 está hiperactivado, lo cual disminuye el flujo de autofagia y provoca la acumulación de vacuolas y sustratos autofágicos en la célula. Además, se observaron defectos en la inducción de autofagia en condiciones de déficit nutricional. La expresión ectópica de una única isoforma de Ate1 permitió recuperar parcialmente el fenotipo salvaje. Este estudio sugiere que Ate1 podría contribuir al proceso de reconocimiento de los sustratos junto a p62 y permite establecer la importancia de la arginilación en la regulación del proceso de degradación autofágico.Abstract: arginyl-tRNA transferase (Ate1) enzyme catalyzes the transfer of arginine from a transfer RNA to an acceptor protein. This process known as post-translational arginylation is involved in protein catabolism, notably during substrates recognition by the ubiquitin-proteasome degradation system (UPS). When the UPS is compromised, cells activate autophagy, a proteolytic mechanism that prevents the accumulation of toxic species and maintains cellular homeostasis. To further investigate whether protein arginylation is required in this process, this work was focused on the functional implication of Ate1 in the autophagic pathway. Molecular and cellular aspects of Ate1 isoforms were analyzed during the autophagic response induced by proteasome inhibition using different experimental approaches. Ate1 isoforms were found in the cytosol and nucleus of the cell, whereas a fraction was associated with biological membranes and cytoskeleton proteins. This subcellular distribution correlates with the formation of high molecular weight structures, which are localized in the perinuclear region of the cell together with the autophagic adaptor protein, p62 and other degradation substrates. Given the importance of p62 in substrate recognition, the compartmentalization of Ate1 with this protein suggests that it may be required during autophagic response. To understand the biological implication of Ate1 in this degradative process, we assessed autophagic activity in the absence of the enzyme, and under endogenous or ectopic expression of Ate1 in cultured cells. Ate1 deletion causes mTORC1 complex hyperactivation, a decrease of autophagic flux and leads to an accumulation of autophagosomes and their substrates. Moreover, autophagic induction is impaired under fasting conditions. The observed phenotype can be partially rescued by reintroduction of stably expressed Ate1-specific isoform. Finally, this study suggests that Ate1 may contribute to the substrate recognition process together with p62 and highlights the importance of post-translational arginylation in the regulation of the autophagic degradation process.2024-06-30Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Hallak, Marta ElenaBocco, José LuisValdez Taubas, JavierMaccioni, MarianaRossi, Mario2022-07-01info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:ar-repo/semantics/tesisDoctoralapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11086/28114spainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Digital Universitario (UNC)instname:Universidad Nacional de Córdobainstacron:UNC2025-09-29T13:43:39Zoai:rdu.unc.edu.ar:11086/28114Institucionalhttps://rdu.unc.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://rdu.unc.edu.ar/oai/snrdoca.unc@gmail.comArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:25722025-09-29 13:43:39.765Repositorio Digital Universitario (UNC) - Universidad Nacional de Córdobafalse
dc.title.none.fl_str_mv Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
title Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
spellingShingle Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
Bonnet, Laura Vanesa
Biología molecular
Arginina
Autofagia
Enzimas
Proteínas
title_short Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
title_full Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
title_fullStr Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
title_full_unstemmed Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
title_sort Caracterización molecular y funcional de la enzima arginiltransferasa 1 (ATE1) en el proceso de autofagia
dc.creator.none.fl_str_mv Bonnet, Laura Vanesa
author Bonnet, Laura Vanesa
author_facet Bonnet, Laura Vanesa
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Hallak, Marta Elena
Bocco, José Luis
Valdez Taubas, Javier
Maccioni, Mariana
Rossi, Mario
dc.subject.none.fl_str_mv Biología molecular
Arginina
Autofagia
Enzimas
Proteínas
topic Biología molecular
Arginina
Autofagia
Enzimas
Proteínas
dc.description.none.fl_txt_mv Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2022.
Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Resumen: La enzima arginil-ARNt transferasa (Ate1) cataliza la transferencia de arginina desde un ARN de transferencia a una proteína aceptora. Este proceso conocido como arginilación postraduccional está involucrado en el catabolismo de proteínas, particularmente en la señalización de sustratos del sistema de degradación ubiquitina-proteasoma (UPS). En situaciones donde el UPS está comprometido, la célula activa el mecanismo proteolítico de autofagia para evitar la acumulación de especies tóxicas y mantener el fitness celular. No obstante, se desconoce si la arginilación es necesaria para el reconocimiento y la degradación de proteínas por la vía autofágica. Por este motivo, en este trabajo de tesis se propuso investigar la implicancia funcional de Ate1 en la autofagia. Se analizaron aspectos moleculares y celulares de las distintas variantes alternativas de la enzima durante la respuesta autofágica inducida por la inhibición del proteasoma. Utilizando diferentes metodologías, se demostró que las isoformas de Ate1 se localizan en el citosol y núcleo de la célula, mientras que una fracción de las mismas se une a membranas biológicas y proteínas del citoesqueleto. Esta distribución se correlaciona con la formación de estructuras de alto peso molecular, que se localizan en las proximidades del núcleo junto a la proteína adaptadora autofágica p62 y otros sustratos de degradación. Dada la importancia de p62 en el reconocimiento de sustratos, la compartimentación de Ate1 junto a esta proteína sugiere que podría ser necesaria durante la respuesta autofágica. Además, para comprender la implicancia biológica de la enzima en este proceso degradativo, se analizó la actividad autofágica en ausencia de Ate1, y frente a la expresión endógena y ectópica de la enzima en células. Con esta finalidad, se realizaron ensayos bioquímicos y de microscopía confocal que permitieron descubrir aspectos funcionales de la enzima. Se demostró que en ausencia de Ate1, el complejo mTORC1 está hiperactivado, lo cual disminuye el flujo de autofagia y provoca la acumulación de vacuolas y sustratos autofágicos en la célula. Además, se observaron defectos en la inducción de autofagia en condiciones de déficit nutricional. La expresión ectópica de una única isoforma de Ate1 permitió recuperar parcialmente el fenotipo salvaje. Este estudio sugiere que Ate1 podría contribuir al proceso de reconocimiento de los sustratos junto a p62 y permite establecer la importancia de la arginilación en la regulación del proceso de degradación autofágico.
Abstract: arginyl-tRNA transferase (Ate1) enzyme catalyzes the transfer of arginine from a transfer RNA to an acceptor protein. This process known as post-translational arginylation is involved in protein catabolism, notably during substrates recognition by the ubiquitin-proteasome degradation system (UPS). When the UPS is compromised, cells activate autophagy, a proteolytic mechanism that prevents the accumulation of toxic species and maintains cellular homeostasis. To further investigate whether protein arginylation is required in this process, this work was focused on the functional implication of Ate1 in the autophagic pathway. Molecular and cellular aspects of Ate1 isoforms were analyzed during the autophagic response induced by proteasome inhibition using different experimental approaches. Ate1 isoforms were found in the cytosol and nucleus of the cell, whereas a fraction was associated with biological membranes and cytoskeleton proteins. This subcellular distribution correlates with the formation of high molecular weight structures, which are localized in the perinuclear region of the cell together with the autophagic adaptor protein, p62 and other degradation substrates. Given the importance of p62 in substrate recognition, the compartmentalization of Ate1 with this protein suggests that it may be required during autophagic response. To understand the biological implication of Ate1 in this degradative process, we assessed autophagic activity in the absence of the enzyme, and under endogenous or ectopic expression of Ate1 in cultured cells. Ate1 deletion causes mTORC1 complex hyperactivation, a decrease of autophagic flux and leads to an accumulation of autophagosomes and their substrates. Moreover, autophagic induction is impaired under fasting conditions. The observed phenotype can be partially rescued by reintroduction of stably expressed Ate1-specific isoform. Finally, this study suggests that Ate1 may contribute to the substrate recognition process together with p62 and highlights the importance of post-translational arginylation in the regulation of the autophagic degradation process.
2024-06-30
Fil: Bonnet, Laura Vanesa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
description Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2022.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-07-01
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
info:ar-repo/semantics/tesisDoctoral
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11086/28114
url http://hdl.handle.net/11086/28114
dc.language.none.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositorio Digital Universitario (UNC)
instname:Universidad Nacional de Córdoba
instacron:UNC
reponame_str Repositorio Digital Universitario (UNC)
collection Repositorio Digital Universitario (UNC)
instname_str Universidad Nacional de Córdoba
instacron_str UNC
institution UNC
repository.name.fl_str_mv Repositorio Digital Universitario (UNC) - Universidad Nacional de Córdoba
repository.mail.fl_str_mv oca.unc@gmail.com
_version_ 1844618962014306304
score 13.070432