分子信号与调控网络

Ras与小GTP酶(Ras and small GTPases)

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

Ras是一个微小的蛋白质,充当一个二元开关——开或关,没有中间状态——拴在细胞膜的内侧面上。想象一个接进关键电路的电灯开关:开着时,细胞听到的是“继续生长分裂”;关着时,那道命令便归于沉默。Ras是一个大家族——小GTP酶——里最著名的成员,这是细胞用来做各种决策的单条蛋白开关,从生长到搬运囊泡都有。

像异三聚体G蛋白的α亚基一样,Ras靠GTP/GDP那个开关运行,只不过它是一条单独的小蛋白,而非三人组。Ras握着GTP时为“开”,握着GDP时为“关”。把它扳到开并不是自动的:一个叫GEF(鸟苷酸交换因子)的帮手哄着Ras扔掉GDP、抓住GTP——这正是被激活的RTK所安排的。把它扳到关则需要另一个叫GAP(GTP酶激活蛋白)的帮手,它加速Ras本身那迟缓的、把GTP切回GDP的能力。Ras单凭自己水解GTP极慢,所以若没有GAP,它会开得太久。当Ras处于“开”时,它抓住并激活排在后面的下一个蛋白——最著名的就是MAP激酶级联的起点——把“生长分裂”这道命令往细胞更深处传。

Ras之所以极其重要,是因为它处在生长信号汇聚的十字路口,而这使它成为已知最重要的癌症基因之一。仅仅一个点突变就能废掉Ras把自己关掉的能力(它再也切不动自己的GTP,GAP也再帮不上忙),于是它卡在开启状态,即便没有信号到来,也照样高喊“生长”。突变而过度活跃的Ras出现在大约四分之一到三分之一的人类癌症中,包括许多最致命的癌症。几十年来Ras一直被认为“无法成药”,但首批把某种特定突变型Ras锁在关闭状态的药物,终于到了患者手中——这是靶向抗癌治疗中一座来之不易的里程碑。

在许多胰腺癌和肺癌中,KRAS基因带着一个单一的突变,使它的Ras蛋白卡在“开”。细胞表现得好像有个生长因子在永不停歇地敲门,毫无节制地分裂。如今,那些把自己楔进某种特定KRAS突变体、把它按在关闭状态的新药正在延长生命——这证明那个曾被认为无法成药的开关是可以触及的。

卡在“开”的突变KRAS驱动着许多癌症;终于能对它下药,说明了为什么这个小GTP酶是个宝贵的靶点。

Ras自己并不能高效地把自己开启或关闭——它依赖GEF来开它、GAP来关它。癌症突变常常是通过让Ras对它的GAP“充耳不闻”来起作用的,于是那道关闭命令永远落不下来。

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