Комп’ютерна модель моноубіквітинільованого протеїну Ras. В центрі малюнку – ковалентний зв’язок між залишком лізину в 147-му положенні Ras та залишком гліцину молекули убіквітину
Спільні дослідження проведені University of North Carolina Lineberger Comprehensive Cancer Center та Harvard виявили ще один шлях активації протоонкогену К-Ras (одного з трьох членів родини малих ГТФаз Ras, що також включає H-Ras та N-Ras). На цей раз йдеться не про мутації, що призводять до змін в структурі протеїну, а про посттрансляційну модифікацію – моноубіквітинування. Така модифікація перешкоджає взаємодії Ras із протеїном активатором ГТФази (GAP), що з рештою призводить до того, що Ras не гідролізує ГТФ і не виходить з активного стану (той самий механізм лежить в основі онкогенезу при мутації Ras).
Малі ГТФази посідають чільне місце в процесах росту та диференціації клітин. Ras постійно циркулює між неактивною формою, зв’язаною із GDP, і активною формою, зв’язаною із GTP. Конформаційні зміни, що відбуваються через заміну GDP на GTP та гідроліз GTP до GDP, головним чином стосуються положень 30 – 37 («перемикач І») та 60 – 76 («перемикач ІІ»), і зміни топології в цих ділянках протеїну визначають специфічність зв’язування Ras із його регуляторами та ефекторами. Ефекторні білки, що ініціюють активаторні каскади, контрольовані Ras, із більшою афінністю розпізнають Ras-GTP, ніж Ras-GDP. Сам по собі Ras володіє слабкою ГТФазною активністю і потребує білок-партнер – GTPase-activating protein (GAP) – для здійснення згаданого каталітичного акту і переходу до неактивного Ras-GDP стану. Надалі, взаємодіючи із Guanine nucleotide exchange factors (GEFs), Ras знову входить в активний стан, отримуючи «свіжу» молекулу ГТФ.
Дослідження засвідчують, що моноубіквітинування K-Ras по 147 положенню може перетворити останній на онкоген, і навпаки, мутанти K-RasK147L не можуть бути моноубіквітиновані і тому не здатні спровокувати трансформацію NIH 3T3 мишачих фібробластів. Застосування ядерного магнітного резонансу дозволило встановити, що у разі моноубіквітинування K-Ras по 147 положенню жодним чином не впливає на внутрішні біохімічні властивості протеїну, натомість сильно знижує його здатність взаємодіяти із GAP. Це веде до зменшення здатності K-Ras гідролізувати ГТФ та до накопичення активної K-Ras-GTP форми прото-онкогену. Причому критичним є саме 147 положення – модифікація залишків лізину, що знаходяться поблизу, такого ефекту не справляє.
Посилання
Шляхами непокірних клітин 