The space-time continuum of ras signal transduction pathway

Abstract

Die räumliche Aufteilung periphärer Membran-Proteine, wie GNBP (Ras) moduliert deren Spezifität der Signalverarbeitung innerhalb der Zelle. Reversible Palmitoylierung durch Palmitoylacyltransferasen (PATs der DHHC der DHHC Familie) erzeugt die Verteilung von Ras hin zu der Plasma-Membran (PM) über den sekretorischen Weg, indem der entropie-getriebenen Gleichverteilung palmitoylierter Proteine auf alle Zellmembrane entgegenwirkt wird (Rocks et al., 2010). In dieser Arbeit wird beschrieben, dass DHHC-PATs sich nicht durch Substratspezifität auszeichnen und es wird postuliert, dass DHHC Proteine die Palmitoylierungsreaktion nicht katalysieren. Stattdessen verstärken sie die Konzentration des Palmitat- Thioester-Zwischenproduktes und erzeugen auf diese Weise ein zytosolisches Reservoir um Palmitoylierung zu vereinfachen. In dieser Arbeit soll ebenfalls beschrieben werden, wie GSF PDEδ den zügigen Transfer von Ras Protein zwischen PM, Golgi Apparat, endoplasmatischem Retikulum (ER) und Zytoplama unterstützt. Weiterhin wird aufgezeigt werden, dass dies allein solche farnesylierten Ras Proteine betrifft, welche depalmitoyliert oder, im Fall von Ras mit polykationischem Motiv, PM-desorbiert sind. In Verbindung mit dem Palmitoylierungskreislauf wirkt PDEδ, indem es die Diffusion von depalmitoyliertem Ras vereinfacht und erlaubt so dessen kinetisches Eingefangenwerden am Golgi Apparat ermöglicht. Andererseits erhöht die Solubilisierung von Kras, welches ein polybasisches Segment auszeichnet, weg von Endomembranen die Geschwindigkeit, mit der Kras von der PM wieder eingefangen werden kann, wodurch dessen Equilibriumsverteilung aufrecht erhalten wird. Dies ist wichtig, da PDEδ auf diese Art die durch Ras vermittelte Signaltransduktion verstärkt, indem es die Ras-Konzentration an der PM erhöht, und im Gegenzug bewirkt das Herunterregeln von PDEδ ein Unterdrücken von regulierten und onkogenischen Ras Signalen. Zusätzlich wird die Regulierung von farnesyliertem Ras*PDEδ Einheiten via G-Protein Arl2/Arl3 auf eine GTP-abhängige Art beschrieben. Diese Erkenntnis deckt einen von PDEδ-abhängigen Mechanismus auf, der für die räumliche Organisation von Ras Proteinen in Zellmembranen verantwortlich ist und dessen Einfluss auf das Signalverhalten von Ras Wildtyp- bzw. mutierter Form.