Die Mechanismen der Ras-Deaktivierung bei der hormonellen Signaltransduktion: Rolle und Regulation des Tumorsuppressor-Genprodukts Neurofibromin

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Ignacio Rubio
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209439699

Ras-G-Proteine nehmen eine zentrale Rolle bei der Regulation des Zellwachstums eukaryotischer Zellen ein. Die durch Wachstumsfaktoren ausgelöste Ras-Aktivierung ist transient, wobei Ras-GTP-Spiegel oftmals nur Minuten lang erhöht sind. Ein großer Datensatz bestätigt derweil, dass die zeitliche Dimension der Ras-Aktivierung eine wichtige Rolle bei Zellschicksalsentscheidungen spielt. Die Dauer des Ras/Erk-Signals ist beispielsweise entscheidend für die Initiation der Proliferation (transientes Signal) versus Differenzierung (anhaltendes Signal) von PC12-Zellen. Analog ist eine anhaltende Ras-Signalausschüttung, wie im Fall von onkogenen Ras, vermutlich ausschlaggebend für die Induktion von Seneszenz in Ras transformierten Zellen. Es ist demzufolge von konzeptioneller Bedeutung zu verstehen, wie Zellen die jeweils angemessene Dauer der Bildung und Ansammlung von Ras-GTP kontrollieren und gewährleisten. Die für die Ras-Aktivierung, d.h. die nach mitogener Stimulation anlaufende Bildung von Ras-GTP, verantwortlichen Mechanismen sind gut beschrieben. Sie resultiert aus einer Zunahme des Ras-Nukleotidaustausches als Folge erhöhter Guaninnukleotidaustauschfaktor (GEF)-Aktivität. Dagegen sind die Mechanismen der Ras-Deaktivierung, d.h. die sich anschließende Abnahme der Ras-GTP-Spiegel, ungeklärt. Wir konnten im Rahmen von RU860/4-1 eine Aktivierung des GAP-Proteins Neurofibromin als Folge einer negativen Rückkopplung durch Ras/MEK/Erk als Mechanismus der Ras-Deaktivierung aufdecken. Dies ist ein bemerkenswerter Befund, da es erstmalig eine Stimulation von GAP(s) in der Wachstumsfaktor-Signaltransduktion biochemisch dokumentiert. Zugleich enthüllen diese Daten eine Rolle des Tumorsuppressors Neurofibromin, ein GAP von bislang unbekannter Funktion im Signaltransduktionsnetzwerk, als Vollstrecker der Ras-Deaktivierung.In der hier beantragten Fortsetzungsstudie sollen die biochemischen Prozesse, die die Stimulation von Neurofibromin im Rahmen der Erk-abhängigen Rückkopplung vermitteln untersucht werden. Wir ziehen drei grundlegende Mechanismen in Betracht: 1. eine direkte Phosphorylierung von Neurofibromin durch Erk; 2. eine Phosphorylierung von zwischengeschalteten Proteinen und 3. Veränderungen der Ras-Umgebung, die die Neurofibromin-Wirkung beeinflussen. Das erstellte Versuchsprogramm, welches u.a. eine proteomische Untersuchung von Neurofibromin-Interaktionspartnern und -Modifikationen beinhaltet, berücksichtigt alle genannten Szenarien.Zusammenfassend ergeben die vorliegenden Befunde ein neues Bild der zeitlichen Kontrolle der Ras-Aktivität, gekennzeichnet durch die sequentielle Aktivierung von GEFs, Ras und Neurofibromin. Die hier beantragten Mittel sollen für die Erschließung des genauen biochemischen Mechanismus der Aktivierung von Neurofibromin durch Erk im Rahmen der Ras-Deaktivierung genutzt werden. Das Schließen dieser Lücke wird einen kompletten und umfassenden Blick auf die Mechanismen der hormonellen Ras-Aktivierung ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen