分子訊號與調控網絡

Ras與小GTP酶(Ras and small GTPases)

/ Ras = razz; GTPase = gee-tee-PEE-ace /

Ras是一個微小的蛋白質,充當一個二元開關——開或關,沒有中間狀態——拴在細胞膜的內側面上。想像一個接進關鍵電路的電燈開關:開著時,細胞聽到的是「繼續生長分裂」;關著時,那道命令便歸於沉默。Ras是一個大家族——小GTP酶——裡最著名的成員,這是細胞用來做各種決策的單條蛋白開關,從生長到搬運囊泡都有。

像異三聚體G蛋白的α亞基一樣,Ras靠GTP/GDP那個開關運行,只不過它是一條單獨的小蛋白,而非三人組。Ras握著GTP時為「開」,握著GDP時為「關」。把它扳到開並不是自動的:一個叫GEF(鳥苷酸交換因子)的幫手哄著Ras扔掉GDP、抓住GTP——這正是被活化的RTK所安排的。把它扳到關則需要另一個叫GAP(GTP酶活化蛋白)的幫手,它加速Ras本身那遲緩的、把GTP切回GDP的能力。Ras單憑自己水解GTP極慢,所以若沒有GAP,它會開得太久。當Ras處於「開」時,它抓住並活化排在後面的下一個蛋白——最著名的就是MAP激酶級聯的起點——把「生長分裂」這道命令往細胞更深處傳。

Ras之所以極其重要,是因為它處在生長訊號匯聚的十字路口,而這使它成為已知最重要的癌症基因之一。僅僅一個點突變就能廢掉Ras把自己關掉的能力(它再也切不動自己的GTP,GAP也再幫不上忙),於是它卡在開啟狀態,即便沒有訊號到來,也照樣高喊「生長」。突變而過度活躍的Ras出現在大約四分之一到三分之一的人類癌症中,包括許多最致命的癌症。幾十年來Ras一直被認為「無法成藥」,但首批把某種特定突變型Ras鎖在關閉狀態的藥物,終於到了患者手中——這是標靶抗癌治療中一座來之不易的里程碑。

在許多胰臟癌和肺癌中,KRAS基因帶著一個單一的突變,使它的Ras蛋白卡在「開」。細胞表現得好像有個生長因子在永不停歇地敲門,毫無節制地分裂。如今,那些把自己楔進某種特定KRAS突變體、把它按在關閉狀態的新藥正在延長生命——這證明那個曾被認為無法成藥的開關是可以觸及的。

卡在「開」的突變KRAS驅動著許多癌症;終於能對它下藥,說明了為什麼這個小GTP酶是個寶貴的標靶。

Ras自己並不能高效地把自己開啟或關閉——它依賴GEF來開它、GAP來關它。癌症突變常常是透過讓Ras對它的GAP「充耳不聞」來起作用的,於是那道關閉命令永遠落不下來。

又稱
small GTPasemonomeric G proteinRas superfamily小G蛋白单体G蛋白