生物谷報道：細胞在增殖這樣的過程中常常受到蛋白之間相互作用不用頻率和不同開啟時間的調(diào)控,，近期來自北卡羅來納州立大學(xué)（North Carolina State University,，生物谷注）分子與結(jié)構(gòu)生物化學(xué)系的研究人員發(fā)現(xiàn)一種特殊的蛋白與蛋白之間的相互作用，這種相互作用能阻止細胞關(guān)閉其一個開關(guān),，從而導(dǎo)致不受限制的細胞增殖——癌癥的一個典型特征。這是第一次發(fā)現(xiàn)一種特異性蛋白：Ras蛋白與其綁定蛋白：Raf的相互作用能阻止開關(guān)開啟,。這一研究成果公布在《細胞》子刊Structure雜志上,。
文章的作用是來自北卡羅來納州立大學(xué)的Carla Mattos（通訊作者，結(jié)構(gòu)與分子生物化學(xué)系副教授）,，Greg Buhrman（第一作者）和實驗室本科生Glenna Wink,。這項研究得到了美國國立衛(wèi)生研究院的資助。
Ras是大鼠肉瘤(rat sarcoma,Ras)的英文縮寫,。Ras蛋白是原癌基因c—ras的表達產(chǎn)物,，相對分子質(zhì)量為21kDa，屬單體GTP結(jié)合蛋白,，具有弱的GTP酶活性,。Ras蛋白的活性狀態(tài)對細胞的生長、分化,、細胞骨架,、蛋白質(zhì)運輸和分泌等都具有影響，其活性則是通過與GTP或GDP的結(jié)合進行調(diào)節(jié),。
Mattos表示,，Raf能保護Ras兩個所謂的開關(guān)區(qū)域中的一個，而另一個開關(guān)就像一道緊閉的門,，分離出整體信號開關(guān)定位的關(guān)鍵區(qū)域,。
在分子生物化學(xué)研究領(lǐng)域,，細胞增殖的指令是由開－關(guān)調(diào)控的蛋白與蛋白相互作用級聯(lián)方法發(fā)出的，當(dāng)?shù)鞍卓梢韵嗷プ饔?，細胞就增殖,，?dāng)這種相互作用關(guān)閉的時候，細胞就不能增殖,。如果這一開關(guān)受到影響,，那么細胞就會不得進行繁殖。
已知有組成蛋白的氨基酸20種,，每一種蛋白都有自己獨一無二的氨基酸序列,，在Ras的189個氨基酸組成的蛋白鏈中，發(fā)生變化的是第61個氨基酸殘基,，正常Ras蛋白在這個位置是谷氨酸——能幫助開關(guān)關(guān)閉,，而通常在癌癥細胞中，谷氨酸會發(fā)生突變,，變成亮氨酸（leucine）,。
Mattos指出，“當(dāng)存在Raf,，并且Ras61位蛋白殘基發(fā)生突變,，或者其它引起細胞轉(zhuǎn)化（癌細胞特征之一）的氨基酸發(fā)生突變的時候，這個開關(guān)會被‘塞住’”,，“對于谷氨酸或其它不會引起細胞轉(zhuǎn)化的突變,，即使Raf結(jié)合在Ras上，分子門也可以打開——這道門在Raf不存在的時候總是打開的,。”
這一研究論文回應(yīng)了20世紀(jì)80年代的一個paradox,，當(dāng)時科學(xué)家門比較了細胞中和從包含有Raf等細胞成分的溶液中的Ras突變的行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溶液中,，能引起細胞轉(zhuǎn)化的Ras突變和不能引起細胞轉(zhuǎn)化沒有什么區(qū)別,，只是關(guān)閉Ras開關(guān)的能力下降了十倍（不包括61位谷氨酸突變），科學(xué)家們不知道為什么在細胞環(huán)境中Ras突變會不同,。
Mattos等人的這項研究為這一困惑提供了一個答案：當(dāng)Raf結(jié)合在帶有亮氨酸突變的Ras上的時候,，這個開關(guān)會停滯住，并且當(dāng)Raf不存在的時候,，這個開關(guān)
還會關(guān)閉,。正常Ras蛋白無論Raf是否存在，都能關(guān)閉這個開關(guān),。Mattos說,，“我們都知道細胞中發(fā)生了一些與Ras無關(guān)的事情，現(xiàn)在我們了解到這些事情與Raf有關(guān),，當(dāng)缺陷型Ras遇到Raf的時候,，就無法接近這個開關(guān),，高調(diào)控細胞增殖系統(tǒng)就會被阻斷,，從而導(dǎo)致不受限制的細胞增殖,，發(fā)生癌變。”
原始出處:
Structure, Vol 15, 1618-1629, 13 December 2007
Article
Transformation Efficiency of RasQ61 Mutants Linked to Structural Features of the Switch Regions in the Presence of Raf
Greg Buhrman,1 Glenna Wink,1 and Carla Mattos1,
1 Department of Molecular and Structural Biochemistry, North Carolina State University, 128 Polk Hall–CB 7622, Raleigh, NC 27695, USA
Corresponding author
Carla Mattos
[email protected]
Summary
Transformation efficiencies of Ras mutants at residue 61 range over three orders of magnitude, but the in vitro GTPase activity decreases 10-fold for all mutants. We show that Raf impairs the GTPase activity of RasQ61L, suggesting that the Ras/Raf complex differentially modulates transformation. Our crystal structures show that, in transforming mutants, switch II takes part in a network of hydrophobic interactions burying the nucleotide and precatalytic water molecule. Our results suggest that Y32 and a water molecule bridging it to the γ-phosphate in the wild-type structure play a role in GTP hydrolysis in lieu of the Arg finger in the absence of GAP. The bridging water molecule is absent in the transforming mutants, contributing to the burying of the nucleotide. We propose a mechanism for intrinsic hydrolysis in Raf-bound Ras and elucidate structural features in the Q61 mutants that correlate with their potency to transform cells.
