מבוא
החלבון HRAS בעל תפקיד חשוב במסלול הולכת אותות בתא. תהליך ביטוי גנים בתא מבוקר על מנת לבטא גנים הנחוצים לתא בזמן ספציפי ובפעילות מסוימת. תהליך הבקרה מתרחש באמצעות פקטורים שונים המפעילים או מעכבים ביטוי גנים. הפעלת פקטורים אלו נעשית בשרשרת הולכת אותות אשר מתחילה בין היתר עם קשירה של ליגנד המגיע מחוץ לתא לקולטן מסוג G. קשירת הליגנד לקולטן משפיעה על מבנה הקולטן ועל תפקודו ומאפשרת לו לזרחן פקטורים שונים אשר במסלול הולכת אותות מפעילים פקטורי שעתוק הנכנסים לגרעין ומשפיעים על ביטוי גנים.
החלבון HRAS משתייך למשפחת חלבוני G שהם בעלי תפקיד של GTPases, המבצעים הידרוליזה- פירוק של מולקולת GTP (Guanosine triphosphate) בעל 3 קבוצות פוספט למולקולת GDP (Guanosine diphosphate) בעלת 2 מולקולות פוספט. החלבון ראס מופעל בעקבות סיגנל המגיע לתא, בעקבותיו הוא מפעיל מספר מסלולי הולכת אותות בתא אשר בסופו של דבר גורמים לשעתוק גנים הקשורים בוויסות תהליכי גדילת תאים.
התמונה הבאה ממחישה חלק ממסלול הולכת האותות המפעיל את החלבון HRAS
Image:RAS מסלול הולכת אותות המפעיל את.jpg
היסטוריה
החלבון HRAS משתייך למשפחת חלבוני RAS, שמה של משפחת חלבונים זו רומז לאופן גילוי החלבונים. בשנות השישים התגלו נגיפים מחוללי סרטן שגרמו לסרקומות- גידולים ברקמות חיבור בחולדות. חלבונים אלו נקראו Sarcoma virus Rat. שני האונקוגנים – גנים מחוללי סרטן, הראשונים שזוהו נקראו KRAS, ו HRAS, על שם החוקרים שגילו אותם Harvey& Kirsten. גן ras נוסף התגלה לאחר כ 20 שנה ונקרא NRAS כיון שהתגלה בתאים שנלקחו מגידול נוירובלסטומה.
מבנה החלבון
. המוצגות כאן כל אחת בצבע אחר. רצף חומצות האמינו יוצרות המכיל 6 משטחי β ו 5 סלילי α. בסצנה משטחי β בחלבון מוצגים בצהוב וסלילי α מוצגים בורוד. בחלבון ישנן .
.הפוספורילציה מתבצעת על חומצות אמינו מסוג סרין, תריאונין וטירוזין היכולות לקבל קבוצת זרחה
. יון המגנזיום מוצג בסצנה ככדור ירוק.
לעמדות אלו יש תפקיד בהידרוליזה של GTP.
החלבון קשור בקצה C שלו לממברנת התא, כך שליגנד המגיע מהסביבה החוץ תאית יכול להיקשר אל החלבון. חלקו האחר של החלבון נמצא בציטופלסמה ומשפיע על גורמים שונים האחראיים במסלול הולכת אותות, על ביטוי גנים הקשורים בחלוקת התא.
פוספורילציה
ישן
, היוצרות המכיל 6 משטחי β ו5 סלילי α. בחלבון ישנן .
פעילות החלבון
HRAS מתפקד "כמתג איתות" בתוך התא, הוא מצוי במצב "מופעל" או "כבוי". בסרטון הבא ניתן לראות את החלבון HRAS במצב "כבוי" "ומופעל". במצב כבוי החלבון HRAS קשור ל GDP ואילו במצב "מופעל" הוא קושר GTP . HRAS הוא חלבון "טראנס ממברנאלי", חלקו נמצא מחוץ לממברנה ומשמש כרצפטור אליו נקשר ליגנד. עם קשירת הליגנד HRAS עובר שינוי קונפורמציה- שינוי מבנה של החלק התוך תאי המשפיע על שינוי בתפקוד החלבון, וכעת החלבון מסוגל לקשור GTP ולהשתתף במסלול הולכת האותות בתא. כאשר החלבון קושר GTP הוא מגייס חלבונים נוספים ומזרחן אותם והם מזרחנים ומפעילים פקטורי שעתוק המשפיעים על ביטוי גנים הקשורים לתהליכי גדילה והתמיינות של התא.
ישנם כמה חלבונים המשתתפים בתהליך האקטיבציה ודה-אקטיבציה של HRAS.
הסרטון הבא ממחיש את התהליך.
חלבוני GAP -(GTPase activating protein) מזרזים את הדה-אקטיבציה של HRAS, באמצעות זירוז שחרור קבוצת הזרחה הנוספת שבמולקולת GTP, כך ש HRAS נותר קשור ל GDP. לעומת חלבוני GAP, חלבוני GEF-( guanine nucleotide exchange factor) מאקטבים את HRAS. תהליך קשירת GTP במקום GDP בחלבון HRAS מזורז על ידי חלבוני GEF אשר מזרזים את שחרור מולקולת ה GDP מHRAS ומאפשרים קשירה מחדש של מולקולת GTP.
[1] GAP\GEF מווסתת באמצעות הפקטורים HRAS בחלבון GDP או GTP קשירת
כאונקוגן HRAS פעילות
HRAS הוא אחד האונקוגנים
הבולטים ביותר במחלות סרטן אנושיות. מוטציות מסוימות בגן HRAS גורמות לפעילות תמידית של חלבוני HRAS ומביאות לביטוי יתר של מסלולי הולכת אותות בתא, המשפיעים על ביטוי גנים הקשורים בגדילה ובהתחלקות של התא. כתוצאה מכך מוטציות אלו עלולות לגרום למחלת הסרטן.
שתי המוטציות האונקוגניות הנפוצות ביותר ב HRAS הן מוטציות בחומצה אמינית גליצין, בעמדה 12 וחומצה אמינית גלוטמין, בעמדה 61. מוטציות אלו מעכבות במידה ניכרת את פעילות האנזים GTP ase דבר הגורם לחלבון להישאר במצב פעיל ("on") -שהוא קשור ל GTP באופן קבוע. במצב פעיל HRAS משתתף במסלול הולכת אותות בתא, אשר בסופם באים לידי ביטוי גנים הקשורים לחלוקת התא ולהישרדותו.
HRAS הוא חלבון "טראנס ממברנאלי", חלקו נמצא מחוץ לממברנה ומשמש כרצפטור הקושר ליגנד. עם קשירת הליגנד, HRAS עובר שינוי קונפורמציה- שינוי מבנה המשפיע על שינוי בתפקוד החלבון, וכעת החלבון מסוגל לקשור GTP ולהשתתף במסלול הולכת האותות בתא. ללא בקרה על פעילות החלבון HRAS הוא משתתף במסלול הולכת אותות בתא באופן תמידי ומביא לביטוי קבוע של גנים הקשורים לחלוקת התא. כתוצאה מכך עלול להופיע ביטוי של גידול סרטני באורגניזם.
תסמונת קוסטלו
תסמונת קוסטלו נגרמת כתוצאה מאחת מחמש מוטציות דומיננטיות אוטוזומליות שונות בגן HRAS הממוקם על כרומוזום 11. הווראציה הנפוצה ביותר, הקיימת בכ- 80% מהחולים, היא החלפה של חומצה אמינית גליצן בעמדה 12 בחומצה אמינית סרין. מוטציות בגן זה גורמות לייצור של חלבון HRAS לא תקין. החלבון המוטנטי אינו מעורר גדילת תאים בתגובה לאותות מסוימים מחוץ לתא, אלא פעיל
באופן מתמשך ומשפיע על ביטוי גנים הקשורים לגדילה התמיינות וחלוקה של התאים בצורה בלתי מבוקרת, דבר העלול לעורר גידולים שפירים וגם סרטניים בגוף.
הסרטון הבא מציג כיצד מתבטאת מוטציה בגן HRAS באדם.
התסמונת משפיעה על מערכות מרובות בגוף, ובעלת תסמינים רבים. ביניהם, עיכובי גדילה לאחר הלידה, נמיכות קומה, עור רופף נוסף בצוואר, באצבעות, בכפות הידיים והרגליים, גידולים לא סרטניים (פפילומה) סביב הפנים ופי הטבעת, עיכוב התפתחותי, נכות שכלית, ומראה פנים אופייני.
הסרטון הבא
