Proteiinien prenylaatio (Ras/Rho esimerkkinä)

Proteiinin prenylaatio
Esimerkkinä proteiinin prenylaatiosta Ras-superperheen proteiini solusta.

Ras/Rho järjestelmä
Rho-proteiinit kuuluvat Ras-superperheeseen. Ras-superperhe vaatii prenylaation ankkuroituakseen.

Rho-perhe taas on GTPaaseja, joissa GDP-sitoutunut muoto Rho-GDP on inaktiivi ja Rho- GTP-on aktiivi.

Ras-proteiinit alternoivat inaktiivin ja aktiivin muodon välillä, mikä tekee niistä molekyläärisiä vaihteita( switch) signaaliteihin. , jotka koskevat kasvua ja erilaistumista ( differentaatiota).

PRENYLAATIO on prosessi, joka käsittää hydrofobisen isoprenoidiryhmän liittämisen Ras-proteiinin C-terminaaliseen päätyyn. Prenylaatiossa liittyy joko farnesyyli(F) tai geranylgeranyyli(GG) tähde Ras-proteiinin C-terminaaliin. (KTS. kuva missä Ras proteiini on ankkuroitunut plasmakalvon sisäpintaan. Ankkurikohta on tätä isoprenoidia)
http://www.nature.com/nrm/journal/v5/n5/images/nrm1365-f4.jpg
¨
MEVALONAATTI-tie antaa isopreenirakenteita kuten farnesyylipyrofosfaattia FPP ja geranyyligeranyylipyrofosfaattia GGPP ja niistä saadaan F- ja GG- tähde proteiinien prenylaatioihin. Siirtämisen tekevät entsyymit nimeltään prenyylitransferaasit.
Hydrofobi prenyyliryhmä ankkuroi Ras-superperheen proteiineja intrasellulaarisiin kalvoihin siten, että ne voivat translokoitua plasmamembraaneihin.
Lopullinen sijoittautuminen ja fiksoituminen solukalvoon on välttämätön Ras-proteiineille, jotta ne voisivat osallistua lopulliseen spesifiseen interaktioonsa..

STATIINI-lääkeaineet alentavat FPP ja GPP tuottoa ja jatkotuotteita, mitä tulee mevalonaattitiestä tarkoituksella kuroa kolesterolimolekyylin syntymistä. Näin STATIINIT ( riippumatta LDL:stä) vuorovaikuttavat solunsisäisesti Ras-superperheen proteiinien funktioon.
Muun muassa STATIINIT alentavat matrix-metalloproteinaasin MMP-1 ilmenemistä estämällä Rho-järjestelmää.
Jos STATIINI –lääke poistetaan, Rho-GTPaasi-geeni transkriptio vaikuttuu negatiivisella feedback säätelyllä ja nyt esim. endoteliaalisen NO molekyylin tuotto vaimenee.

(HUOM: Tämä Ras/Rho järjestelmä omaa laajan vaikutuskirjon, joka valkenee katsomalla erilaisia karttoja, missä eri signaaliteitä otetaan käsiteltäväksi)

http://www.nature.com/emboj/journal/v20/n4/abs/7593581a.html

Eräs teksti asiasta on tämänlainen:

Ras geeniä sanotaan onkogeeniksi, koska se vaikuttaa tumavälitteisesti monenlaisia muuntumisia, transformaatioita, jotka voivat olla myös maligneja.

”Ras-Onkogeenin välittämät transformaatiot vaativat Rho-perheen GTPaasi-funktiota
Ras- transformoiduissa soluissa on kohonnut pitoisuus RhoA-GTP, mikä toimii estämällä solusyklin inhibiittorin p21/Waf1 expressiota (the cell cycle inhibitor p21/Waf1)- siis "estää jarrua toimimasta".

Nämä korkeat Rho-GTP pitoisuudet eivät ole aivan suora seuraamus Ras-signaloinnista, vaan ne valiutuvat esiin vasteena jatkuvalle (sustain) ERK-MAP-kinaasi-signaloinnille.

Kun nyt korkeat Rho-GTP pitoisuudet kontrolloivat p21/Waf pitoisuuksia, ne eivät enää säätelekään aktiini-stressisäikeitten muodostumista transformoituneissa soluissa.

Tutkijat osoittivat, että (onkogeenisen Ras välitteisestä transformaatiosta johtuen ) ERK-MAP-kinaasin jatkuva päälläolo sääti vaimenemaan ROCK1 ja Rho-kinaasit. Nämä ovat kaksi effektoria, jotka vaaditaan aktiini-stressisäikeitten muodostukseen.

Kun nyt Rho-tekijästä riippuva aktiini-stressisäikeitten muodostus on vaimentunut ERK-MAPK signaloinnista, tämä vaikuttaa Ras-transformoituneissa fibroblasteissa lisääntynyttä motiliteettia( liikkuvaisuutta).
ROCK-kohdekinaasin LIM-kinaasin yliesiintymä voi ennallistaa stressisäikeet ja estää Ras-transformoituneitten fibroblastien motiliteetin.

Tässä tutkijat esittävät johtopäätöksenään, että Ras ja Rho signalointiteiden vuorovaikutus edistää sellaisia signalointiteitä, jotka suosivat transformaatioita.

(Rho kinase, a promising drug target for neurological disorders)

Tämä Rho/ROCK/LIM kinaasisignalointitiejärjestelmä on eräs dominoiva signalointijärejestelmä , joka osallistuu tuumoreitten metastoimiseen. Siitä löytyy paljon asiaa internetissä.

http://www.curehunter.com/public/pubmed15026997.do

"Tumoreitten metastoimisessa on olennaista, että syöpäsolu pystyy liikkumaan paikasta toiseen ja invasoitumaan kudoksiin. Tällaisissa metastaattisissa soluissa solujen kiinnittyminen on muuntunut (adheesio) ja niiden liikkuvuuskin, motiliteetti, on muuntunut, kun niitä tutkitaan koeputkissa kemotaktisuutta analysoimalla.

Tässä metastasoinnissa juuri on häiriintynyt Rho/ROCK/LIM kinaasi tie- avainasemassa, sillä se osallistuu normaalisti aktiini-sytoskeletonin säätelyyn.

Eräät tutkijat käyttivät ribozyymikirjastoa(Rz) ja valitsivat summassa erään ROCK-proteiiniin kohdistuvan ribozyymin. Ribozyymi tuota ROCK tekijää vastaan poisti metastaattiset ominaisuudet.

Sitten he halusivat määrittää LIM-kinaasi2- spesifisen ribozyymin vaikutuksen fibrosarkoomasolun metastaattisuuteen ja proliferoituvuuteen. He kohdistivat LIM-kinaasi 2-expressioon ribosyymejä(Rz). Tehokas Rz valikoitiin esiin expressioanalyysiin perustuen. Sitten soluja transfektoitiin Ribozyymillä joka oli spesifisesti tehokas LIMK-2 vastaan ja sitten tutkittiin metastaattiset ja proliferatiiviset ominaisuudet.

Tuloksenaan he sanoivat, että solufenotyyppien analyysit sellaisenaan kuten vaikutus soluproliferaatioon, solumigraatioon ja kolonisoitumisiin, viittaavat siihen , että LIMK-2 expression vaimenema ihmisen fibrosarkoomassa rajoitti solujen migraatiota ja tiiviitten kolonioitten muodostamiskykyä vaikuttamatta solun proliferaatiotahtiin tai elinkykyyn.
Johtopäätös: LIMK-2 spesifisen ribozyymin kohdistaminen tuumorin metastaattisia ja maligneja ominaisuuksia vastaan voi toimia tehokkaana terapiana invasiivisissa tuumoreissa haitan ollessa minimaalista ympäröivissä normaaleissa soluissa.