Ras/mapk-каскад

С тирозинкиназными рецепторами сопряжен адаптерный механизм, включающий в себя суперсемейство малых GTP-связывающих белков, наиболее известным представителем которых является Ras. Последний известен прежде всего, как онкоген, мутации которого встречаются во многих типах опухолей. Это небольшие белки (молекулярная масса 21 кДа, около 190 аминокислотных остатков), содержащие на С-конце ковалентно связанный фарнезильный или геранильный остаток:

С помощью такого гидрофобного конца белки Ras прикрепляются к внутренней поверхности плазматической мембраны. Ras вовлечены в разнообразные клеточные процессы, включая везикулярный транспорт, функции шаперонов, пролиферацию. Это обстоятельство показывает, что Ras находится в ключевом участке механизма, передающего с мембранных рецепторов сигналы критической важности для жизнедеятельности клетки. В свою очередь, Ras активируется системой адаптеров Grb2 и SOS. SH2 домены Grb2 связываются с фосфорилированными тирозинсодержащими последовательностями рецептора. Белок Grb2 содержит 2 SH3- домена, обладающих сродством к пролину, а С-конец Sos особенно обогащен этой аминокислотой. Sos — фактор обмена нуклеотидов. Белки, осуществляющие активацию замещения GDP на GTP именуются GEF (guanine-nucleotide-exchange factor). GEF ускоряют нуклеотидный обмен путем ассоциации с GDP-связанной формой Ras-белков. При этом GDP быстро диссоциирует и Ras-белок немедленно связывается с GTP, что сопровождается диссоциацией GEF и переходом Ras-белка в "активную" форму. Положение “включено” обеспечивается комплексом GTP-Ras, а положение “выключено” — GDP-Ras. Первое звено каскада — протеинкиназа с-Raf, которая активируется непосредственно Ras-GTP, а последнее звено — митогенактивируемая протеинкиназа ERK, которая транслоцируется в ядро, где ее субстратами выступают факторы транскрипции. Активированная протеинкиназа Raf-1(МАРККК) фосфорилирует (активирует) МЕК (МАРКК), которая фосфорилирует ERK (МАРК— Mitogen-activated protein kinase). В настоящее время каскад реакций MAP-киназ разделен на две подгруппы, одна из них контролируется протеинкиназным каскадом, передающим митогенные сигналы (ERK), а вторая связана с протеинкиназным каскадом, активируемым стрессом (SAPK), под контролем которого находятся ингибирование клеточного роста и воспалительные реакции. ERK (exstracellular signal regulated protein kinases) входит в ядро и фосфорилирует белок Elk-1, моделирующий транскрипцию около 100 регулируемых инсулином генов. Активированная МАРК фосфорилирует определенные белки цитоплазмы (в частности - протеинкиназу pp90S6, фосфолипазу А2 и рибосомальную киназу). Фермент рр90S6 катализирует Сер/Тре-фосфорилирование протеинфосфатазы, связанной с гранулами гликогена (ПФГр-1). Фосфорилированная (активная) форма ПФГр-1-Р дефосфорилирует (активирует) гликогенсинтазу (ускоряется синтез гликогена). ПФГр-1-Р дефосфорилирует также киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу (прекращается мобилизация гликогена). Таким длинным путем инсулиновый сигнал доходит до одного из конечных, эффекторных звеньев. Этот каскад является стандартным путем переноса пролиферативного сигнала при стимуляции клеток как инсулином, так и ростовыми факторами. Поскольку “включение/выключение” Ras является очень ответственным пунктом регуляции, понятно, что должна существовать надежная система его положительного и отрицательного контроля. Таковая существует в виде адаптерных белковых модулей. Положительный контроль обеспечивает комплекс Grb2-SOS, который может соединяться с фосфорилированными Shc и IRS. Белок Grb2 имеет участок, способный связываться с фрагментом молекулы активированного рецептора, который содержит фосфотирозин. Белок SOS осуществляет перевод Ras в активную GTP-форму. Противоположный процесс — гидролиз GTP и перевод Ras в неактивную форму GDP-Ras — находится под контролем белка-активатора GТРазной активности — GAP. Негативный контроль осуществляется также посредством адаптеров Grb10/14, связывание которых с аутофосфорилированным рецептором происходит через SН2-домены, что приводит к ингибированию ТК-активности и фосфорилирования IRS. Смысл столь сложной системы регуляции ясен— активация/инактивация Ras лежит в основе механизмов, способных инициировать процесс клеточного деления или (в зависимости от обстоятельств) механизма самоубийства клетки[11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 23 ].