Il controllo generale non reprimibile 1 interagisce con il trasportatore di aminoacidi cationici 1 e influenza la fecondità di Aedes a Egypti

May 04, 2023

Parassiti e vettori volume 15, numero articolo: 383 (2022) Citare questo articolo

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La proteina trasportatrice degli aminoacidi cationici 1 (CAT1) fa parte del sensore dei nutrienti nel corpo grasso delle zanzare. Membro della famiglia SLC7 di trasportatori di aminoacidi cationici, è fondamentale per il rilevamento di livelli elevati di aminoacidi nell'emolinfa della zanzara dopo un pasto di sangue e i conseguenti cambiamenti nell'espressione genetica nel corpo grasso.

Abbiamo eseguito una riannotazione dei trasportatori di amminoacidi cationici (CAT) di Aedes a Egypti e selezionato la coda C-terminale di CAT1 per eseguire uno schermo a due ibridi di lievito per identificare i presunti interattori di questa proteina. Una proteina interagente interessante che abbiamo identificato era il controllo generale non deprimibile 1 (GCN1). Abbiamo determinato il pattern di espressione di GCN1 in diversi organi e strutture adulte utilizzando qRT-PCR e western blot. Infine, abbiamo abbattuto GCN1 utilizzando RNA a doppio filamento e identificato cambiamenti negli intermedi di segnalazione a valle e gli effetti dell'abbattimento sulla vitellogenesi e sulla fecondità.

In una schermata per Ae. aegizi che interagiscono con CAT1 abbiamo identificato GCN1 come presunto interattore. GCN1 è altamente espresso nelle ovaie e nel corpo grasso della zanzara. Forniamo prove che la fosforilazione della subunità alfa (eIF2α) del fattore 2 di inizio della traduzione eucariotica è cambiata durante la vitellogenesi e che l'abbattimento dell'interferenza dell'RNA di GCN1 nelle zanzare intere ha ridotto le dimensioni della covata delle uova delle zanzare trattate rispetto ai controlli.

Aedes a Egypti CAT1 e GCN1 sono probabilmente partner interagenti e GCN1 è probabilmente necessario per il corretto sviluppo dell'uovo. I nostri dati suggeriscono che GCN1 fa parte di un meccanismo di sensori di nutrienti in vari tessuti di zanzare coinvolti nella vitellogenesi.

La capacità di percepire i nutrienti e monitorare i cambiamenti nei livelli di nutrienti è di fondamentale importanza per la funzione e la sopravvivenza delle cellule, nonché per il mantenimento dell’omeostasi negli organismi multicellulari. Una varietà di percorsi di rilevamento e segnalazione vengono utilizzati dalle cellule eucariotiche per monitorare specifiche concentrazioni di nutrienti e stato energetico [1]. Gli aminoacidi sono gli elementi costitutivi di tutte le proteine ​​che la cellula produce per svolgere le funzioni necessarie per la sopravvivenza e la crescita. Negli eucarioti sono state identificate due vie conservate di rilevamento degli aminoacidi: (i) la via di segnalazione del bersaglio meccanicistico della rapamicina (mTOR) complesso 1 (mTORC1); e (ii) la via di controllo generale degli aminoacidi (GAAC), che è stata descritta per la prima volta nel lievito e viene talvolta definita nei mammiferi come via della risposta degli aminoacidi (AAR) [2,3,4]. Entrambi i percorsi regolano la sintesi di nuove proteine ​​in risposta al contenuto di aminoacidi liberi cellulari, essendo noto che il percorso mTORC1 integra input provenienti da fattori di crescita, stato energetico e disponibilità di nutrienti per regolare la crescita cellulare [2,3,4,5].

L'attivazione di mTORC1 si ottiene reclutando il complesso nelle membrane lisosomiali, dove si propone di rilevare il contenuto di aminoacidi liberi del lisosoma o di interagire con altri geni metabolici degli aminoacidi citoplasmatici [2,3,4]. Una volta attivata, la chinasi TOR in mTORC1 fosforila un'altra chinasi, la proteina ribosomiale S6 chinasi beta-1 (p70-S6K), che a sua volta fosforila la proteina ribosomiale S6, "attivando" così la sintesi proteica [3, 4, 6]. La chinasi centrale nella via GAAC è il controllo generale non deprimibile (GCN) 2 (GCN2), che viene attivato in risposta a diversi fattori di stress cellulari, inclusi bassi livelli di aminoacidi intracellulari [7,8,9,10,11]. GCN2 rileva questi livelli con l'assistenza di un'altra proteina, il controllo generale nondereprimibile 1 (GCN1), che forma un complesso con diverse proteine, tra cui GCN2, il controllo generale nondereprimibile 20 (GCN20) e i ribosomi, consentendo a GCN2 di rilevare gli RNA di trasferimento (tRNA) non carichi. nel sito A ribosomiale [12,13,14,15] e fosforilano la subunità alfa del fattore 2 di inizio della traduzione eucariotica (eIF2α) in risposta [12,13,14,15,16,17,18]. La fosforilazione di eIF2α provoca una riduzione della traduzione generale e migliora la traduzione di un sottoinsieme di geni, incluso GCN4 (nei mammiferi, attivando il fattore di trascrizione 4 [attivando il fattore di trascrizione 4]) che rispondono alle condizioni di carenza di aminoacidi [19,20,21,22 ]. Sono in corso sforzi per comprendere la quantità di diafonia che si verifica tra le vie di segnalazione mTORC1 e GCN2 [23,24,25,26].