Механизм действия ras белка


Ras принадлежит к большому семейству малых GTP-связывающих белков и регулирует клеточный рост и дифференцировку. В активном состоянии Ras связан с молекулой GTP, а в неактивном - с GDP. Обмен GDP на GTP стимулируется белковым фактором обмена гуанин нуклеотида (GEF, guanine nucleotide exchange factor). Гидролиз связанного с ras GTP до GDP осуществляется GTPаза активирующим белком (GAP, GTPase activating protein). Кроме того, белковый ингибитор диссоциации гуанин нуклеотида (GDI, guanine nucleotide dissociation inhibitor) способен поддерживать Ras в неактивном состоянии, ингибируя обмен гуанин нуклеотидов. Активация Ras опосредуется рецепторной тирозин киназой. После связывания ее рецепторной экстраклеточной части тирозин киназы с фактором роста и ее димеризации происходит взаимное фосфорилирование ее внутриклеточных доменов. Фосфорилирование создает благоприятную конформацию киназы для связывания с цитозольным белком Grb2 содержащим SH2 домен. Посредством этого домена Grb2 связан с GEF. Таким образом, GEF оказывается у внутренней поверхности клеточной мембраны, с которой связан Ras посредством гидрофобного остатка фарнезила. Происходит образование активного комплекса ras-GTP. Этот комплекс взаимодействует с серин/треонин киназой raf. Интересно, что Ras-GTP не повышает каталитическую активность raf, а просто привлекает ее из цитозоля к мембране, где она фосфорилирует другие связанные с мембраной белки. Эти события вызывают активацию ERK. При процессинге белка ras происходит его фарназилирование по аминокислотному остатку Cys-186, отщепление следующей после Cys-186 C-концевой части. Cys-186 становится C-концевым остатком ras и метилируется. Обратимое пальмитилирование других остатков цистеина ближе к С-концу ras повышает его сродство к мембране. Наиболее частыми онкогенными мутациями ras являются мутации в 12 и 61 кодонах. Мутация в 12 кодоне затрагивает GTP-связывающий сайт. 61 кодон входит в состав L4 домена, который изменяет свою конформациюпри гидролизе GTP. Белок ras фосфорилирует Raf белок, который в свою очередь активирует МЕК. Последний обладает двоякой специфичностью - фосфорилирует треонин и тирозин. Его мишень - ERK МАР киназа. Оба типа необходимы для активации МАР киназ.

МАР киназы

Митоген активированные белки или МАР киназы играют важную роль в клеточных ответах, включая пролиферацию, генную экспрессию, ответ на гипертермию, УФ-излучение, повышение осмомолярности и т.д. МАР киназы являются серин/треонин киназами. Классические МАР киназы проходят в ядро где фосфорилируют свои мишени - факторы транскрипции. Альтернативеым путем является фосфорилирование цитоплазматических факторов. У дрожжей имеется четыре МАР киназных пути, которые функционально не зависят и регулируются разными каскадами киназ. Каждый из них регулируется уникальной киназой МАР киназы (МКК или МЕК). Кроме того, существуют и киназы киназы МАР киназы МЕКК. МАР киназы разделены на три подсемейства: 1. Внеклеточные сигнал регулируемые киназы ERK - осуществляют передачу сигнала внутрь клетки. 2. Стресс-активируемые протеин киназы или c-Jun NH2 терминальные киназы SAPK/JNK. 3. р38 киназа - играет критическую роль в воспалительном ответе. МАР киназы активируют работу многих генов, включая клеточный рост и дифференцировку. ERKs фосфорилируют и регулируют активность определенных ферментов, включая фосфолипазу A2 и р90 и ядерных факторов р62FCF и Elk-1, контролирующего несколько генов, включая c-fos. Белки JNKs фосфорилируют аминотерминальный трансактивированный домен c-Jun и ATF2. Они активируются различными стимулами, отличными от ERKs сигналов: тепловой шок, повышение осмомолярности, УФ-излучение. JNKs также могут активироваться агентами, взаимодействующими с рецепторами на клеточной поверхности: ФНОа, интерлейкин-1 или EGF. Более того, существуют доказательства того, что в то время как Ras контролирует активацию ERKs, члены Rho семейства (небольшие GTP-связывающие белки) - Rac1 и Cdc42 регулируют активность JNKs. Свойством Ras/MAPK пути является то, что они активируются под действием различных сигналов, но результат может быть различным. Когда клетки РС12 обрабатывали NGF (фактором роста нервов), то они дифференцировались, становились нейроноподобными и останавливали деление. После обработки EGF они получали сигнал для продолжения пролиферации. В обоих случаях в сигнальную трансдукцию вовлечены ERK MAPK. Различия, которые наблюдались в результате, можно объяснить еще не открытыми сигнальными путями. Однако основным различием является то, что NGF вызывает пролонгированное повышение Ras-GTP, тогда как EGF стимулирует только транзитный эффект. Но все же главная роль принадлежит ERK-MAPK мутации, при которой конститутивно активированные MEK вызывают дифференцировку клеток РС12. В последние годы был достигнут значительный прогресс в исследовании сигнальной трансдукции при развитии, где объектом исследования служили нематоды С.elegans и дрозофила. Для анализа формирования вульвы C.elegans и фоторецепторных клеток глаз дрозофилы была использована комбинация биохимических и генетических методов. Эти системы были изучены так подробно, что считалось, что больше в них нельзя обнаружить ничего нового. Но в 1995 была открыта система KSR-1. Потеря функции Ras или другого компонента вызывает потерю вульвы при формировании гермафродитных червей, тогда как увеличение функции приводит к формированию избыточных вульв (мультивульварный фенотип). Этот Ras путь не единственный, но малейшие его нарушения меняют развитие вульвы. Найден новый белок - супрессор KSR-1, который действует параллельно или ниже. KSR (киназный супрессор Ras) - новая протеин киназа, необходимая для Ras сигнальной трансдукции. У дрозофилы обнаружено два гена, чьи продукты необходимы для активации Ras в сигнал с нормальной эффективностью. Первый кодирует бетта-субъединицу геранил- трансферазы типа I в плазматической мембране. Деффект в этом гене блокирует Ras-изопренизацию. Второй ген кодирует протеинкиназу, которую назвали киназный супрессор Ras (KSR). Она функционирует во многих рецепторных тирозин киназных путях. KSR был обнаружен и у млекопитающих. Основные пути сигнальной трансдукции у разных организмов представлены в табл. 8
  C.elegans Drosophila Млекопитающие
лиганд--> рецептор лиганда Lin15 Lin3--> let23??? boss--> sevenless EGF--> EGFR
адаптор--> ???? фактор let23-->? DRK-->SOS GRb-2-->SOS
GAP let60--> Ras1--> Ras-->
MAPKK--> MAPK lin-45--> Sur1 Mpn1 D-Raf--> Rolled Raf--> Erk
На их регуляцию могут влиять непосредственно вирусные онкогены, такие как v-rel. Его продукт идентифицирован как высоко онкогенный белок, вызывающий ретикулоэндотелиоз у индюков.р50 и c-rel имеют 60% гомологии. NF-kB - один из плейотропных факторов транскрипции - генеральный вторичный мессенджер. Его активируют многие стимулы. Как же действует v-rel? По одной из гипотез v-rel формирует димер с клеточным аналогом c-rel. Этот димер неактивен, что предотвращает NF-kB или другие ФТ от функционирования. V-rel - исключительно ядерный белок, так как он потерял участок, необходимый для его транспорта в цитоплазму. AP1 отвечает на промоторы ТРА. АР1-связывающий сайт индуцируется ТРА в гене-мишени. Канонический AP1 - димер c-Jun и c-Fos. Мутации в них понижают ДНК связывающую активность и понижают онкогенный потенциал.

Дата добавления: 2019-09-30; просмотров: 559;

Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.