Ras-Superfamilie

Bei den kleinen G-Proteinen handelt es sich um monomere Guaninnukleotid-bindende Proteine mit einer Molekülmasse zwischen 20 und 40 kDa. Sie haben eine hohe Affinität für GDP und GTP, besitzen allerdings eine niedrige intrinsische Hydrolyse- sowie Austauschaktivität. Diese Prozesse werden durch zwei Klassen von regulatorischen Proteinen unterstützt: die Guaninnukleotid-Austauschfaktoren (GEFs) und die GTPase-aktivierenden Proteine (GAPs).

Viele Proteine der Ras-Superfamilie werden durch Lipide modifiziert. Durch die Isoprenylierung erhalten sie einen Lipidanker, über den sie in Biomembranen verankert werden können. So ist beispielweise die Farnesylierung von Ras-Proteinen durch Farnesyltransferasen essentiell für ihre Funktionalität im Rahmen der Signaltransduktion.

Zur Ras-Superfamilie zählen über 150 humane Proteine, die in 5 Familien unterteilt werden:

• Ras
• Rho
• Rab
• Sar1/Arf
• Ran

Ras-Proteine (Akronym für "Rat sarcoma") spielen als Onkogene ein wichtige Rolle bei der Onkogenese. Sie stellen Knotenpunkte verschiedener Signalwege dar und werden durch externe Stimuli aktiviert. Durch die Interaktion mit diversen Effektorproteinen steuern sie u.a. die Genexpression und regulieren die Proliferation, Zelldifferenzierung und das Überleben der Zelle. Am Besten beschrieben ist die Funktion von Ras als Bestandteil des Ras/Raf/MAPK-Signalwegs.

Rho-Proteine (Akronym für "Ras homologous") sind zentrale Regulatoren der Genexpression und des Zellzyklus. Weiterhin spielen sie bei der Organisation der Aktinfilamente ein wichtige Rolle und steuern darüber u.a. die Zellpolarität und -migration, sowie Endo- und Exozytose.

Rab-Proteine (Akronym für "Ras-like proteins in brain") sind die größte Gruppe innerhalb der Ras-Superfamilie mit mehr als 60 Vertretern. Sie sind für die Regulation des intrazellulären Vesikeltransports verantwortlich. Die spezifische Funktion und subzelluläre Lokalisation der Rab-Proteine ist abhängig von der posttranslationalen Lipidmodifikation.

Arf-Proteine (Akronym für "ADP-ribosylation factor") sind wie die Rab-Proteine in den Vesikeltransport involviert. Sie interagieren mit den Hüllproteinen der Vesikel und unterstützen darüber die Vesikelformation, -beladung und -freisetzung.

Ran-Proteine (Akronym für "Ras-like nuclear") vermitteln den nukleozytoplasmatischen Transport von RNAs und Proteinen. Im Zellkern befindet sich ein Ran-spezifischer GEF, der das Ran-Protein in den aktiven GTP-gebundenen Zustand versetzt. Im Zytoplasma wird das GTP durch eine Ran-GAP zu GDP hydrolysiert. Durch diesen Zyklus wird die Interaktion mit Exportinen und Importinen reguliert und die Transportrichtung über die Kernmembran bestimmt.

• Takai et al. Small GTP-binding proteins Physiol Rev 2001
• Wennerberg et al. Ras superfamily at a glance J Cell Sci 2005