Белки Ras: общие сведения
Семейство повсеместно распространенных белков ras (млекопитающие, насекомые, дрожжи, нематоды) регулирует различные аспекты клеточной пролиферации , дифференцировки и морфологии . Они являются протоонкогенами : постоянная активация ведет к злокачественному перерождению клеток . Характерный механизм перерождения ras - точечные мутации (например, по аминокислотным остаткам 12, 61).
Мономерные GTP-связывающие белки открыты как продукты онкогенов . Ras- белки часто упоминают как протоонкогенные продукты, т.к впервые они были открыты как трансформирующие продукты группы, связанной с ретровирусами. Ras-белки участвуют в стимуляции клеточного деления факторами роста ( рис. 3.3 ). Все они являются одноцепочными полипептидами, длиною в 189 аминокислотных остатков и связаны с плазматическими мембранами клеток с помощью липидных участков (посттрансляционных) на С-конце. Все они связывают гуаниновые нуклеотиды (GTP и GDP) и все они являются GTP- азами. Относительно GTP-азной активности как функции, усиление которой ведет к трансформации клеток, необходимо отметить, что в чистой системе скорость гидролиза чрезвычайно мала (К=5*10-/сек). Однако в клетке существуют белки, взаимодействующие непосредственно с Ras, и при этом скорость гидролиза возрастает многократно (на 5 порядков). Эти активирующие GTP-азу ( GAP ) белки способны подавить даже митогенное действие фактора роста. Поэтому, уменьшая активность GAP белка, можно вызвать митогенный сигнал, что и происходит в Т- и В-лимфоцитах и адипоцитах. Механизм активации белком GAP GTP-азы состоит в образовании временного стехиометрического комплекса, т.е. GAP-Ras. Неонкогенные формы (с- Ras) представлены во всех клетках. Они являются регуляторами их роста и дифференцировки.
Онкогенные мутанты ras встречаются в 40% злокачественных опухолей человека ( Bos J.L., 1989 ).
Это белок, прикрепленный к внутренней стороне клеточной мембраны. Во всех эукариотических клетках идентифицированы гомологи RAS, которые играют критически важную роль в различных цепях передачи сигналов из внеклеточного пространства.
У млекопитающих существуют три почти идентичных ras гена кодирующих белки с мол. массой 21 кДа: ген N-Ras , ген Ha-Ras и ген Ki-Ras . Названия двух последних происходят от штаммов вируса, в которых найдены гомологичные вирусные онкогены: Harwey и Kirsten. Гомолог третьего в вирусах не найден. И структуры и функции этих белков высококонсервативны в эволюции: белки млекопитающих могут заменять RAS белки в дрожжах.
По сравнению с молекулами, с которыми они взаимодействуют, ras-белки являются сравнительно небольшими и несложно устроенными. Обычно они содержат около 190 аминокислотных остатков (Mr=21kDa), свернутых в единый GTPазный домен .Сравнение последовательностей p21 человека выявило четыре области, отличающиеся по степени своей консервативности.Первая, являющаяся N-концевой областью и составляющая примерно одну треть является наиболее консервативной.Вторая и третья области имеют несколько большую дивергенцию, но все еще сохраняют 85% гомологии между любыми двумя ras генами, в то время как С-концевая последовательность p21 отличается высокой степенью вариабельности ( Taparowsky E. et al., 1983 ).Для c-Ki-ras2 гена описаны два альтернативных четвертых кодона, обозначаемых IVB и IVA, трансляция с которых приводит к образованию полипептидов в 188 и 189 аминокислотных остатков, соответственно ( Taparowsky E. et al., 1983 , Capon D.J. et al., 1983 ).
Нормальный Ras находится преимущественно в неактивной, GDP-связанной форме (D-Ras), в то время как онкогенный Ras конститутивно активен, поскольку связан с ничем не гидролизуемым GTP. Домены, гомологичные RasGAP найдены в NF1 и bcr (breakpoint cluster region gene). Домен белка нейрофиламентов, кодируемого геном NF1, имеет 30% гомологию с rasGAP. Точечные мутации, которые ингибируют GTPазную активность фибромина были найдены в спонтанных опухолях мозга нейрофиброматозах типа 1. Теперь известно, что NF1 является геном-супрессором опухолей. Как и сам RAS белок, так и системы его регуляции высококонсервативны, как показывает анализ белков. Например у дрожжей GAP функцию выполняют белки IRA1 e IRA2.
После гидролитического превращения GTP в GDP RAS снова инактивируется. Сигнал прерывается. Чтобы воспринять новый сигнал, если он еще существует вне клетки, цикл реактивации должен быть повторен. Скорость реактивации резко увеличивается Sos активатором обмена . Кроме Sos белка такой катализ могут осуществлять и другие полипептиды. Известно множество эффекторов RAS. Они предпочитают взаимодействовать с ним, когда он связан с GTP. Некоторые из эффекторов также были идентифицированы, как онкобелки. Это Ser/Thr киназа RAF1 , которая располагается следом за RAS на пути передачи сигнала. В результате запускается в действие каскад MAP киназ .
Следует выделить несколько позиций аминокислот, необходимых для понимания функционирования данных белков. Такими аминокислотными остатками являются Gly12 - его замена на Val или Аsp ведет к злокачественной трансформации; Ser17-->Asn - доминантный негативный тип мутаций, ведущий к блокировке передачи сигналов. Также важны аминокислотные остатки 32-40, т.н. эффектор-связывающий домен , мутации в котором (Tyr40-->Lys, Thr35-->Ala и даже Asp38-->Glu) снижают эффективность работы p21ras ( Adari H. ea, 1988 ; Johnston C. ea, 1990 ).
Смотрите также:
