eIF4G

Kurs: Basvetenskap 6

Vad är det?

• Eukaryotisk initieringsfaktor 4G — ett stort ställningsprotein (scaffold) som styr initieringen av proteinsyntes hos eukaryoter.
• Kärnkomponent i komplexet eIF4F, tillsammans med eIF4E (kapp-bindande protein) och eIF4A (RNA-helikas).
• Fungerar som “kopplingsdosa” mellan mRNA och ribosomen.
• Centralt mål för virusmedierad avstängning av värdcellens proteinsyntes och för cellulär stressreglering.

Funktion i translationsinitiering

• Cap-beroende initiering är hastighetsbegränsande steg i proteinsyntesen:
  1. eIF4E binder 5’-kapp-strukturen (m7G) på mRNA.
  2. eIF4G binder samtidigt eIF4E, eIF4A och eIF3.
  3. Via eIF3 rekryteras den 43S preinitieringskomplexet (40S-subenhet + Met-tRNA + eIF2-GTP).
  4. eIF4A vecklar upp sekundärstrukturer i 5’-UTR så att 40S kan skanna mot startkodonet.
• eIF4G binder också PABP (poly(A)-bindande protein), vilket cirkulariserar mRNA till en “closed loop”. Cirkulariseringen ökar translationseffektiviteten och kopplar ihop mRNA-stabilitet med translation.
• Två paraloger: eIF4GI och eIF4GII; dessutom p97/DAP5 som saknar eIF4E-bindningsdomän och driver kappoberoende translation.

Domänstruktur

• N-terminal tredjedel: bindningsställen för PABP och eIF4E.
• Mitten (HEAT-1/MIF4G): binder eIF4A och eIF3 — den del som räcker för IRES-driven translation.
• C-terminal tredjedel: andra eIF4A-bindningsställe och bindning till kinaset Mnk1 som fosforylerar eIF4E.

Reglering

• 4E-BP (eIF4E-bindande protein) konkurrerar med eIF4G om samma yta på eIF4E. Ofosforylerat 4E-BP binder eIF4E och hindrar eIF4F-bildning → translationen bromsas.
• mTOR fosforylerar 4E-BP → 4E-BP släpper eIF4E → eIF4G kan binda → translation ökar. Detta är en huvudmekanism för hur näringstillgång och tillväxtsignaler styr proteinsyntes.
• Vid stress (svält, hypoxi, virusinfektion) hämmas mTOR och cap-beroende translation stängs ned, medan IRES-beroende mRNA fortsätter översättas.
• Apoptos: kaspaser klyver eIF4G, vilket bidrar till den globala translationsavstängningen under celldöd.

Klinisk och virologisk betydelse

• Picornavirus (polio, rhinovirus, coxsackie) uttrycker proteaset 2A som klyver eIF4G i två delar:
  • N-terminala fragmentet med eIF4E-bindningen separeras bort → cap-beroende translation av värdcellens mRNA slås ut (“host shutoff”).
  • C-terminala fragmentet med eIF4A/eIF3-bindningen räcker för att driva virusets IRES-beroende translation → viruset fortsätter tillverka sina proteiner.
• Andra virus använder liknande strategier: HIV-1-proteas och FMDV L-proteas klyver också eIF4G; influensavirus kapar i stället kapp-strukturer (“cap snatching”).
• Cancer: överuttryck av eIF4G och eIF4E ökar translationen av mRNA med komplexa 5’-UTR — bland annat MYC, cyklin D1 och VEGF — och bidrar till proliferation och angiogenes. mTOR-hämmare (rapamycinanaloger) och experimentella eIF4A-hämmare utnyttjar denna axel.
• eIF4G är också central i mekanismen bakom stressgranula och neuronal lokal translation vid synaptisk plasticitet.

Klinisk pärla

Att cap-beroende translation kan slås av utan att cellen tystnar helt förklarar varför picornavirusinfekterade celler fortsätter producera stora mängder virusprotein trots att värdcellens proteinsyntes praktiskt taget upphört.

Tenta-fokus

Kunna kedjan: 2A-proteas → klyver eIF4G → cap-beroende translation stängs av, IRES-driven viral translation kvarstår. Kunna också eIF4F:s tre komponenter (eIF4E, eIF4A, eIF4G) och att mTOR reglerar systemet via fosforylering av 4E-BP.

Kopplingar

• mRNA — substratet som eIF4F-komplexet rekryterar till ribosomen
• Picornavirus — klyver eIF4G för att stänga av värdcellens proteinsyntes
• 2A — det virala proteas som utför klyvningen
• mTOR — uppströms regulator via 4E-BP-fosforylering
• PKR — parallell translationsbroms som verkar på eIF2-alfa i stället