生物谷报道：细胞在增殖这样的过程中常常受到蛋白之间相互作用不用频率和不同开启时间的调控，近期来自北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University，生物谷注）分子与结构生物化学系的研究人员发现一种特殊的蛋白与蛋白之间的相互作用，这种相互作用能阻止细胞关闭其一个开关，从而导致不受限制的细胞增殖——癌症的一个典型特征。这是第一次发现一种特异性蛋白：Ras蛋白与其绑定蛋白：Raf的相互作用能阻止开关开启。这一研究成果公布在《细胞》子刊Structure杂志上。
文章的作用是来自北卡罗来纳州立大学的Carla Mattos（通讯作者，结构与分子生物化学系副教授），Greg Buhrman（第一作者）和实验室本科生Glenna Wink。这项研究得到了美国国立卫生研究院的资助。
Ras是大鼠肉瘤(rat sarcoma,Ras)的英文缩写。Ras蛋白是原癌基因c—ras的表达产物，相对分子质量为21kDa，属单体GTP结合蛋白，具有弱的GTP酶活性。Ras蛋白的活性状态对细胞的生长、分化、细胞骨架、蛋白质运输和分泌等都具有影响，其活性则是通过与GTP或GDP的结合进行调节。
Mattos表示，Raf能保护Ras两个所谓的开关区域中的一个，而另一个开关就像一道紧闭的门，分离出整体信号开关定位的关键区域。
在分子生物化学研究领域，细胞增殖的指令是由开－关调控的蛋白与蛋白相互作用级联方法发出的，当蛋白可以相互作用，细胞就增殖，当这种相互作用关闭的时候，细胞就不能增殖。如果这一开关受到影响，那么细胞就会不得进行繁殖。
已知有组成蛋白的氨基酸20种，每一种蛋白都有自己独一无二的氨基酸序列，在Ras的189个氨基酸组成的蛋白链中，发生变化的是第61个氨基酸残基，正常Ras蛋白在这个位置是谷氨酸——能帮助开关关闭，而通常在癌症细胞中，谷氨酸会发生突变，变成亮氨酸（leucine）。
Mattos指出，“当存在Raf，并且Ras61位蛋白残基发生突变，或者其它引起细胞转化（癌细胞特征之一）的氨基酸发生突变的时候，这个开关会被‘塞住’”，“对于谷氨酸或其它不会引起细胞转化的突变，即使Raf结合在Ras上，分子门也可以打开——这道门在Raf不存在的时候总是打开的。”
这一研究论文回应了20世纪80年代的一个paradox，当时科学家门比较了细胞中和从包含有Raf等细胞成分的溶液中的Ras突变的行为，结果发现在溶液中，能引起细胞转化的Ras突变和不能引起细胞转化没有什么区别，只是关闭Ras开关的能力下降了十倍（不包括61位谷氨酸突变），科学家们不知道为什么在细胞环境中Ras突变会不同。
Mattos等人的这项研究为这一困惑提供了一个答案：当Raf结合在带有亮氨酸突变的Ras上的时候，这个开关会停滞住，并且当Raf不存在的时候，这个开关
还会关闭。正常Ras蛋白无论Raf是否存在，都能关闭这个开关。Mattos说，“我们都知道细胞中发生了一些与Ras无关的事情，现在我们了解到这些事情与Raf有关，当缺陷型Ras遇到Raf的时候，就无法接近这个开关，高调控细胞增殖系统就会被阻断，从而导致不受限制的细胞增殖，发生癌变。”
原始出处:
Structure, Vol 15, 1618-1629, 13 December 2007
Article
Transformation Efficiency of RasQ61 Mutants Linked to Structural Features of the Switch Regions in the Presence of Raf
Greg Buhrman,1 Glenna Wink,1 and Carla Mattos1,
1 Department of Molecular and Structural Biochemistry, North Carolina State University, 128 Polk Hall–CB 7622, Raleigh, NC 27695, USA
Corresponding author
Carla Mattos
carla_mattos@ncsu.edu
Summary
Transformation efficiencies of Ras mutants at residue 61 range over three orders of magnitude, but the in vitro GTPase activity decreases 10-fold for all mutants. We show that Raf impairs the GTPase activity of RasQ61L, suggesting that the Ras/Raf complex differentially modulates transformation. Our crystal structures show that, in transforming mutants, switch II takes part in a network of hydrophobic interactions burying the nucleotide and precatalytic water molecule. Our results suggest that Y32 and a water molecule bridging it to the γ-phosphate in the wild-type structure play a role in GTP hydrolysis in lieu of the Arg finger in the absence of GAP. The bridging water molecule is absent in the transforming mutants, contributing to the burying of the nucleotide. We propose a mechanism for intrinsic hydrolysis in Raf-bound Ras and elucidate structural features in the Q61 mutants that correlate with their potency to transform cells.
