RHEB, также известный как гомолог Ras, обогащенный в мозге (RHEB), представляет собой GTP-связывающий белок , который повсеместно экспрессируется у людей и других млекопитающих. Белок в значительной степени участвует в пути mTOR и регуляции клеточного цикла. [5]
RHEB — недавно обнаруженный член суперсемейства Ras . Будучи родственником Ras , сверхэкспрессию RHEB можно наблюдать во многих карциномах человека. [6] По этой причине способы ингибирования RHEB для контроля пути mTOR изучаются как возможные методы лечения неконтролируемого роста опухолевых клеток при некоторых заболеваниях, особенно при туберозном склерозе . [7]
Состав
ВВП, привязанный к RHEB: ВВП выделен оранжевым цветом, регион ГТФазы — зеленым, а гипервариабельный регион — розовым.GTP, связанный с RHEB: GTP выделен оранжевым цветом, область GTPase - зеленым, а гипервариабельная область - розовым.
Rheb представляет собой белковый мономер массой 21 кДа , состоящий из 184 аминокислот. [5] Первые 169 аминокислот по N-концу составляют домен ГТФазы, а остальные аминокислоты входят в состав гипервариабельной области, заканчивающейся на С-конце мотивом CAAX (С – цистеин, А – алифатическая аминокислота , X – С-концевая аминокислота). [8]
Белок представляет собой заякоренный в липидах белок клеточной мембраны с пятью повторами связанной с RAS GTP-связывающей области. [5] Также присутствуют «переключающие» регионы, I и II, которые претерпевают конформационные изменения при переключении между GTP-связанными (активированными) и GDP-связанными (неактивными) формами. [8]
RHEB экспрессируется геном RHEB у человека. [9] Были картированы три псевдогена: два на хромосоме 10 и один на хромосоме 22. [5]
Функция
Активация mTORC1
RHEB жизненно важен для регуляции роста и развития клеточного цикла благодаря своей роли в сигнальном пути инсулин/TOR/ S6K . [10] Механистическая мишень комплекса рапамицина 1 ( mTORC1 ) представляет собой серин/треониновую киназу, активация которой приводит к каскадам фосфорилирования внутри клетки, что приводит к клеточному росту и пролиферации. [11] RHEB локализуется в лизосоме , чтобы активировать mTORC1, а белки Rag7 локализуют mTORC1 в лизосоме и комплексе Ragulator-Rag , позволяя RHEB активировать белок. [12] RHEB действует как активатор mTORC1 в его GTP-связанной форме, поэтому GTP -связанный RHEB активирует клеточный рост и пролиферацию внутри клетки.
Независимые функции mTORC1
RHEB может служить регулятором для других белков, независимых от mTORC1. Например, RHEB является активатором синтеза нуклеотидов путем связывания карбамоилфосфатсинтетазы 2, аспартаттранскарбамилазы и дигидрооротазы ( CAD ), фермента, необходимого для синтеза пиримидиновых нуклеотидов de novo . [13] Увеличение пула нуклеотидов внутри клетки может привести к усилению пролиферации клеток. mTORC1 также является регулятором ИБС, поэтому и RHEB, и mTORC1 участвуют в контроле уровня нуклеотидов внутри клетки. [13] Также было обнаружено , что 5'-аденозин-монофосфат-активируемая протеинкиназа (AMPK) является эффектором RHEB. [14] AMPK представляет собой протеинкиназу, которая запускает каскад фосфорилирования, ведущий к аутофагии. В исследованиях на крысах RHEB активирует AMPK. [14] Также было обнаружено, что RHEB взаимодействует с эффекторами, расположенными выше по пути mTOR. Фосфолипаза D1 (PLD1) находится выше пути mTOR и служит положительным эффектором для mTORC1. [15]
Другие функции
RHEB может участвовать в нейропластичности. Эта функция является новой и обычно не связана с белками Ras. Дефицит RHEB в переднем мозге эмбрионов мышей связан со снижением миелинизации за счет уменьшения количества зрелых олигодендроцитов . [8]
В исследованиях на мышах с нокаутом RHEB посредством окрашивания гематоксилин-эозином было показано, что развитие сердца сильно нарушено. Кардиомиоциты недостаточно увеличиваются в размерах, что указывает на необходимость функции RHEB mTOR. Это позволяет предположить, что RHEB и активация пути mTOR необходимы для правильного развития сердца у эмбрионов мышей. [16]
Переключатель RHEB II (синий) имеет менее альфа-спиральную структуру по сравнению с переключателем RAS II.
Отличия от надсемейства Рас
RHEB функционирует иначе по сравнению с другими белками суперсемейства Ras. [8] Подобно белкам суперсемейства Ras, белок обладает активностью ГТФазы и переключается между формой, связанной с GDP, и формой, связанной с GTP, и для этой активности требуется фарнезилирование белка. Однако, в отличие от суперсемейства Ras, конформационные изменения при переключении между формами затрагивают только переключатель I, в то время как переключатель II остается относительно стабильным из-за различий во вторичной структуре. Переключатель Ras II образует длинную α-спиральную структуру между челночными перемещениями, тогда как переключатель RHEB II принимает более атипичную конформацию, позволяющую выполнять новые функции. [17] Такая конформация вызывает снижение собственной скорости гидролиза GTP по сравнению с RAS из-за того, что каталитический Asp65 в области переключателя II RHEB блокируется из активного центра. [11]
Регулирование
Гидролизная активность RHEB по своей природе медленная, а форма, связанная с GTP, встречается чаще, поэтому RHEB, скорее всего, активен, чем не активен внутри клетки. [11] Его активность строго регулируется внутри клетки белками-супрессорами опухолей, которые образуют комплекс TSC. В частности, субъединица TSC2 , туберин комплекса, взаимодействует с RHEB и ингибирует его, регулируя белок. Туберин стимулирует RHEB гидролизовать GTP, тем самым инактивируя его. [18]
Туберозный склероз
Туберозный склероз — это аутосомно-доминантное заболевание, при котором гены, необходимые для экспрессии белков-супрессоров опухолей, образующих комплекс TSC, мутированы или отсутствуют, поэтому комплекс TSC не может функционировать должным образом. [19] Это может привести к нарушению регуляции многих сигнальных белков и эффекторов внутри клетки, включая RHEB. Нерегулируемая активность RHEB может привести к неконтролируемому росту и делению клеток, что в конечном итоге может привести к образованию опухолей. [8]
^ abc GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000106615 — Ensembl , май 2017 г.
^ abc GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000028945 — Ensembl , май 2017 г.
^ "Ссылка на Human PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ abcd «Гомолог RHEB Ras, обогащенный мозгом [Homo sapiens (человек)]» . Джин — NCBI . Национальный центр биотехнологической информации, Национальные институты здравоохранения США.
^ Лу Ж., Шварцман М.Б., Ли А.Я., Шао Дж.М., Мюррей М.М., Кладни Р.Д., Фан Д., Краевски С., Чан Г.Г., Миллс ГБ, Арбайт Дж.М. (апрель 2010 г.). «Мишень активатора рапамицина RHEB на млекопитающих часто сверхэкспрессируется в карциномах человека и имеет решающее значение и достаточна для эпителиального канцерогенеза кожи». Исследования рака . 70 (8): 3287–98. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-09-3467. ПМЦ 2855737 . ПМИД 20388784.
^ Сугиура Х, Ясуда С, Кацурабаяси С, Кавано Х, Эндо К, Такасаки К, Ивасаки К, Итикава М, Кобаяши Т, Хино О, Ямагата К (01 января 2015 г.). «Активация Rheb нарушает образование синапсов позвоночника за счет накопления синтенина в комплексе туберозного склероза». Природные коммуникации . 6 : 6842. Бибкод : 2015NatCo...6.6842S. дои : 10.1038/ncomms7842 . ПМИД 25880340.
^ abcde Heard JJ, Фонг В., Батаи С.З., Таманой Ф. (сентябрь 2014 г.). «Последние успехи в изучении GTPases семейства Rheb». Сотовая сигнализация . 26 (9): 1950–7. doi :10.1016/j.cellsig.2014.05.011. ПМЦ 4134338 . ПМИД 24863881.
^ Мизуки Н, Кимура М, Оно С, Мията С, Сато М, Андо Х, Исихара М, Гото К, Ватанабэ С, Ямазаки М, Оно А, Тагучи С, Окумура К, Ногами М, Тагути Т, Андо А, Иноко Ч (май 1996 г.). «Выделение кДНК и геномных клонов гена человеческого Ras-связывающего белка GTP и его хромосомная локализация в длинном плече хромосомы 7, 7q36». Геномика . 34 (1): 114–8. дои : 10.1006/geno.1996.0248. ПМИД 8661031.
^ Патель П.Х., Тапар Н., Го Л., Мартинес М., Марис Дж., Гау КЛ., Лендьел Дж.А., Таманой Ф. (сентябрь 2003 г.). «ГТФаза Rheb дрозофилы необходима для развития клеточного цикла и роста клеток». Журнал клеточной науки . 116 (Часть 17): 3601–10. дои : 10.1242/jcs.00661 . ПМИД 12893813.
^ abc Мажаб-Джафари М.Т., Маршалл CB, Исияма Н., Хо Дж., Ди Пальма В., Стамболик В., Икура М. (сентябрь 2012 г.). «Аутоингибируемый неканонический механизм гидролиза GTP с помощью Rheb поддерживает гомеостаз mTORC1». Состав . 20 (9): 1528–39. дои : 10.1016/j.str.2012.06.013 . ПМИД 22819219.
^ Groenewoud MJ, Zwartkruis FJ (август 2013 г.). «Реб и Рэгс объединяются в лизосоме, чтобы активировать mTORC1». Труды Биохимического общества . 41 (4): 951–5. дои : 10.1042/BST20130037. ПМИД 23863162.
^ abc Сато Т., Акасу Х., Симоно В., Мацу С., Фудзивара Ю., Сибагаки Ю., Херд Дж.Дж., Таманои Ф., Хаттори С. (январь 2015 г.). «Белок Rheb связывает белок CAD (карбамоилфосфатсинтетаза 2, аспартаттранскарбамоилаза и дигидрооротаза) GTP- и эффекторным доменом-зависимым образом и влияет на его клеточную локализацию и активность карбамоилфосфатсинтетазы (CPSase)». Журнал биологической химии . 290 (2): 1096–105. дои : 10.1074/jbc.M114.592402 . ПМК 4294477 . ПМИД 25422319.
^ abc Lacher MD, Pincheira R, Zhu Z, Camoretti-Mercado B, Matli M, Warren RS, Castro AF (декабрь 2010 г.). «Rheb активирует AMPK и снижает уровни p27Kip1 в клетках с нулевым Tsc2 посредством независимых от mTORC1 механизмов: значение для пролиферации клеток и онкогенеза». Онкоген . 29 (50): 6543–56. дои : 10.1038/onc.2010.393 . PMID 20818424. S2CID 205531885.
^ ab Сунь Ю, Фанг Ю, Юн М.С., Чжан С., Росчио М, Зварткруис Ф.Дж., Армстронг М., Браун Х.А., Чен Дж. (июнь 2008 г.). «Фосфолипаза D1 является эффектором Rheb в пути mTOR». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (24): 8286–91. Бибкод : 2008PNAS..105.8286S. дои : 10.1073/pnas.0712268105 . ПМЦ 2448829 . ПМИД 18550814.
^ Тамаи Т, Ямагути О, Хикосо С, Такеда Т, Танейке М, Ока Т, Оябу Дж, Муракава Т, Накаяма Х, Уно Ю, Хори К, Нисида К, Соненберг Н, Шах AM, Такеда Дж, Комуро I, Оцу К (апрель 2013 г.). «Rheb (гомолог Ras, обогащенный мозгом)-зависимая мишень рапамицинового комплекса 1 (mTORC1) у млекопитающих становится незаменимой для гипертрофического роста сердца после раннего постнатального периода». Журнал биологической химии . 288 (14): 10176–87. дои : 10.1074/jbc.M112.423640 . ПМК 3617260 . ПМИД 23426372.
^ Аспурия П.Дж., Таманой Ф. (октябрь 2004 г.). «Семейство GTP-связывающих белков Rheb». Сотовая сигнализация . 16 (10): 1105–12. doi :10.1016/j.cellsig.2004.03.019. ПМИД 15240005.
^ аб Кастро А.Ф., Ребхун Дж.Ф., Кларк Г.Дж., Куиллиам Л.А. (август 2003 г.). «Rheb связывает комплекс 2 туберозного склероза (TSC2) и способствует активации киназы S6 зависимым от рапамицина и фарнезилирования образом». Журнал биологической химии . 278 (35): 32493–6. дои : 10.1074/jbc.C300226200 . ПМИД 12842888.
^ Чидл Дж.П., Рив MP, Сэмпсон JR, Квятковски DJ (август 2000 г.). «Молекулярно-генетические достижения в лечении туберозного склероза». Генетика человека . 107 (2): 97–114. дои : 10.1007/s004390000348. PMID 11030407. S2CID 10960505.
^ Карбовничек М., Кэш Т., Чунг М., Робертсон Г.П., Астринидис А., Хенске Э.П. (июль 2004 г.). «Регуляция активности киназы B-Raf с помощью туберина и Rheb является независимой мишенью рапамицина (mTOR) для млекопитающих». Журнал биологической химии . 279 (29): 29930–7. дои : 10.1074/jbc.M402591200 . ПМИД 15150271.
^ Йи WM, Worley PF (февраль 1997 г.). «Rheb взаимодействует с киназой Raf-1 и может функционировать для интеграции сигналов, зависимых от фактора роста и протеинкиназы А». Молекулярная и клеточная биология . 17 (2): 921–33. дои : 10.1128/mcb.17.2.921. ПМК 231818 . ПМИД 9001246.
^ Лонг X, Ортис-Вега С, Лин Ю, Авруч Дж (июнь 2005 г.). «Связывание Rheb с мишенью рапамицина (mTOR) у млекопитающих регулируется достаточностью аминокислот». Журнал биологической химии . 280 (25): 23433–6. дои : 10.1074/jbc.C500169200 . ПМИД 15878852.
^ Смит Э.М., Финн С.Г., Ти А.Р., Браун Г.Дж., Гордый К.Г. (май 2005 г.). «Белок туберозного склероза TSC2 не требуется для регуляции мишени рапамицина у млекопитающих с помощью аминокислот и определенных клеточных стрессов». Журнал биологической химии . 280 (19): 18717–27. дои : 10.1074/jbc.M414499200 . ПМИД 15772076.
^ Бернарди Р., Герна И., Джин Д., Грисенди С., Алимонти А., Теруя-Фельдштейн Дж., Кордон-Кардо С., Саймон MC, Рафии С., Пандольфи П.П. (август 2006 г.). «PML ингибирует трансляцию HIF-1альфа и неоангиогенез посредством репрессии mTOR». Природа . 442 (7104): 779–85. Бибкод : 2006Natur.442..779B. дои : 10.1038/nature05029. PMID 16915281. S2CID 4427427.
^ Иноки К., Ли Ю, Сюй Т, Гуань К.Л. (август 2003 г.). «Rheb GTPase является прямой мишенью активности TSC2 GAP и регулирует передачу сигналов mTOR». Гены и развитие . 17 (15): 1829–34. дои : 10.1101/gad.1110003. ЧВК 196227 . ПМИД 12869586.
^ Гарами А., Зварткруис Ф.Дж., Нобукуни Т., Хоакин М., Росчио М., Стокер Х., Козма С.К., Хафен Э., Бос Дж.Л., Томас Дж. (июнь 2003 г.). «Инсулиновая активация Rheb, медиатора передачи сигналов mTOR/S6K/4E-BP, ингибируется TSC1 и 2» (PDF) . Молекулярная клетка . 11 (6): 1457–66. дои : 10.1016/s1097-2765(03)00220-x. ПМИД 12820960.
^ Чжан Ю, Гао X, Сауседо LJ, Ру Б, Эдгар Б.А., Пан Д (июнь 2003 г.). «Реб является прямой мишенью белков-супрессоров опухоли туберозного склероза». Природная клеточная биология . 5 (6): 578–81. дои : 10.1038/ncb999. PMID 12771962. S2CID 13451385.
^ Цао Ю, Камиока Ю, Ёкой Н, Кобаяши Т, Хино О, Онодера М, Мотидзуки Н, Накаэ Дж (декабрь 2006 г.). «Взаимодействие FoxO1 и TSC2 вызывает резистентность к инсулину посредством активации пути S6K рапамицина/p70 у млекопитающих». Журнал биологической химии . 281 (52): 40242–51. дои : 10.1074/jbc.M608116200 . ПМИД 17077083.
дальнейшее чтение
Ямагата К., Сандерс Л.К., Кауфманн В.Е., Йи В., Барнс К.А., Натанс Д., Уорли П.Ф. (июнь 1994 г.). «rheb, ген, регулирующий фактор роста и синаптическую активность, кодирует новый белок, родственный Ras». Журнал биологической химии . 269 (23): 16333–9. дои : 10.1016/S0021-9258(17)34012-7 . ПМИД 8206940.
Громов П.С., Мэдсен П., Томеруп Н., Селис Дж.Э. (декабрь 1995 г.). «Новый подход к экспрессионному клонированию малых ГТФаз: идентификация, распределение в тканях и картирование хромосом человеческого гомолога реба». Письма ФЭБС . 377 (2): 221–6. дои : 10.1016/0014-5793(95)01349-0 . PMID 8543055. S2CID 23656670.
Бональдо М.Ф., Леннон Дж., Соарес М.Б. (сентябрь 1996 г.). «Нормализация и вычитание: два подхода к облегчению открытия генов». Геномные исследования . 6 (9): 791–806. дои : 10.1101/гр.6.9.791 . ПМИД 8889548.
Кларк Г.Дж., Кинч М.С., Роджерс-Грэм К., Себти С.М., Гамильтон А.Д., Дер СиДжей (апрель 1997 г.). «Связанный с Ras белок Rheb фарнезилирован и противодействует передаче сигналов и трансформации Ras». Журнал биологической химии . 272 (16): 10608–15. дои : 10.1074/jbc.272.16.10608 . ПМИД 9099708.
Инохара Н., Дин Л., Чен С., Нуньес Г. (апрель 1997 г.). «Харакири, новый регулятор гибели клеток, кодирует белок, который активирует апоптоз и избирательно взаимодействует с белками, способствующими выживанию Bcl-2 и Bcl-X(L)». Журнал ЭМБО . 16 (7): 1686–94. дои : 10.1093/emboj/16.7.1686. ПМЦ 1169772 . ПМИД 9130713.
Центр Сэнгера, The; Центр секвенирования генома Вашингтонского университета, (ноябрь 1998 г.). «На пути к полной последовательности генома человека». Геномные исследования . 8 (11): 1097–108. дои : 10.1101/гр.8.11.1097 . ПМИД 9847074.
Кита К., Ву Ю.П., Сугая С., Мория Т., Номура Дж., Такахаши С., Ямамори Х., Накадзима Н., Судзуки Н. (август 2000 г.). «Поиск генов, чувствительных к УФ-излучению, в клетках человека с помощью дифференциального дисплея мРНК: участие человеческого ras-связывающего GTP-связывающего белка, Rheb, в чувствительности к УФ-излучению». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 274 (3): 859–64. дои : 10.1006/bbrc.2000.3220. ПМИД 10924367.
Ханзал-Байер М., Рено Л., Роверси П., Виттингхофер А., Хиллиг Р.С. (май 2002 г.). «Комплекс Arl2-GTP и дельта PDE: от структуры к функции». Журнал ЭМБО . 21 (9): 2095–106. дои : 10.1093/emboj/21.9.2095. ПМК 125981 . ПМИД 11980706.
Табанкай А.П., Гау К.Л., Мачадо И.М., Ульманн Э.Дж., Гутманн Д.Х., Го Л., Таманой Ф. (октябрь 2003 г.). «Идентификация доминантно-негативных мутантов Rheb GTPase и их использование для выявления участия человеческого Rheb в активации p70S6K». Журнал биологической химии . 278 (41): 39921–30. дои : 10.1074/jbc.M306553200 . ПМИД 12869548.
Ти А.Р., Мэннинг Б.Д., Ру П.П., Кэнтли Л.К., Бленис Дж. (август 2003 г.). «Продукты генов комплекса туберозного склероза, туберин и хамартин, контролируют передачу сигналов mTOR, действуя как белковый комплекс, активирующий ГТФазу, по отношению к Rheb». Современная биология . 13 (15): 1259–68. дои : 10.1016/S0960-9822(03)00506-2 . PMID 12906785. S2CID 6519150.
