Physiologische und pathologische Rolle der kleinen GTP-bindenden Proteine Zeitschalter der Zellen

1. Physiologische und pathologische Rolle der kleinen GTP-bindenden Proteine Zeitschalter der Zellen Ligeti Erzsébet

2. Interzelluläre Verbindungen lösliches Ligand Zelloberflächenligand

3. Interzelluläre Verbindungen lösliches Ligand Zelloberflächenligand

4. Signalübertragunsprozesse in der Zelle

5. Bedenken:  Zellspezifizität Affinität Raum

6. Organisation der Signalübertragungsprozesse im Raum

7. Bedenken:  Zellspezifizität Affinität Raum Zeit

8. G Proteine: GTP-Bindung stabile, „steife” Konformation

9. Die terminale Phosphatgruppe des GTP stabilisiert das Protein Vetter and Wittinghofer Science 2001, 294. 1299.

10. Überlappende Kristallstruktur von 4 kleinen G-Proteinen

11. G Proteine: GTP-Bindung stabile, „steife” Konformation GTP Hydrolyse bewegliche Konformation

12. G Proteine: Zeitschalter GTP-Bindung stabile, „steife” Konformation GTP Hydrolyse bewegliche Konformation Zeitfaktor: Geschwindigkeit der GTP-Hydrolyse

13. GTP bindendeProteine heterotrimer (“gross”) monomer (“klein”) GDP smgGDP smgGTP GTP 

14. GTPase Zyklus der G-Proteine smgGTP  GTP Ligand Bindung an GPCR  GDP smgGDP

15. Regulation der monomer G-Proteine GAP (biol.Signal ) smgGTP smgGDP GEF (biol.Signal ) (aktiv) (inaktiv) GAP = GTPaseactivatingprotein GEF = Guanine nucleotideexchangefactor

16. Subfamilien der monomeren GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42

17. Subfamilien der monomeren GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 Proliferation Transformation

18. Aktivierung des EGF-Rezeptors

19. Aktivierung des EGF-Rezeptors László Buday (Chemie-Institut)

20. Wirkung des aktivierten Ras Proteins-1. (Raf-Kinase)

21. Subfamilien der monomeren GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 Bewegung Formänderung Transformation Proliferation Transformation

22. Wirkung der Overexpression der G-Proteine der Rho-Familie Hall, 1998, Science, 279, 509-514.

23. Untereinheiten der NADPH oxidase der Phagozyten (Phox) O2 gp91 gp91 Rac p47 p67 p67 Rac p47 p67 e- p67 NADPH

24. Summierung der Wirkung von MLCK und Rho-kinase [Ca2+] = 10-6 M [Ca2+] = 10-8 M [Rho-kinase]

25. Subfamilien der monomeren GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 Membranrezirkulation Bewegung Formänderung Transformation Proliferation Transformation

26. Schematische Darstellung der intrazellulären vesikulären Bewegungen (vesicular traffic)

27. Prinzip der vesikularen Trennung (budding) und Fusion

28. Rolle des COPI Komplexes im vesikulären Transport von Golgi zum ER

29. Subfamilien der monomeren GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 Membranrezirkulation Nuklearer Transport Chromosomen bewegungen Bewegung Formänderung Transformation Proliferation Transformation

30. Rolle von Ran in verschiedenen Phasen des Zellzyklus Clarke and Zhang, 2001, TiCB, 11, 366-371.

31. Subfamilien der kleinen GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 GAP 25 70 52 27 1 GEF 50-60

32. Ras und Tumore Point mutations are frequently detected in the ras family of protooncogenes (K-ras, H-ras, and N-ras). It has been estimated that as many as 15% to 20% of unselected human tumors may contain a ras mutation. Studies have found K-ras mutations in about 30% of lung adenocarcinomas, 50% of colon carcinomas, and 90% of carcinomas of the pancreas. N-rasmutations are preferentially found in hematologic malignancies, with up to a 25% incidence in acute myeloid leukemias and myelodysplastic syndromes. The majority of thyroid carcinomas have been found to have ras mutations distributed among K-ras, H-ras, and N-ras, without preference for a single ras family member but showing an association with the follicular type of differentiated thyroid carcinomas

33. Bedeutung der Rate der GTP-Hydrolyse V12Rac Rac

34. Bedeutung der Rate der GTP-Hydrolyse V12Rac + GAP Rac + GAP

35. Bedeutung der Rate der GTP-Hydrolyse V12Rac + GAP Rac + GAP

36. Subfamilien der kleinen GTPasen RAS RHO RAB ARF RAN H-Ras Rho-A Rab1- ARF1- Ran K-Ras Rho-B Rab32 ARF7 N-Ras Rho-C Rap1 Rac1 Rap2 Rac2 Ral Cdc42 GAP 25 70 52 27 1

37. Untereinheiten der NADPH oxidase der Phagozyten (Phox) O2 gp91 gp91 Rac p47 p67 p67 Rac p47 p67 e- p67 NADPH

38. Hemmung des GAPs erhöht die Phox-Aktivität GTP[S] GTP + F O2.-production (nmol x min-1x mg-1) GTP Nucleotide concentration (µM)

39. ratbrain extract membrane cytosol Rac-GAP in neutrophilen Granulozyten Bcr p190 RhoGAP p50 RhoGAP Geiszt et al. BJ 2001

40. Folgen der Abwesenheit von Bcr GAP Gewichtänderung nach LPS Behandlung Darmnekrose Voncken et al. Cell, 1995

41. Regulation des regulierenden Proteins?

42. Domainstruktur der Rho/Rac GAP

43. p190RhoGAP Abwesenheit (KO egér): Störung der Entwicklung des ZNS Störung der Differentiation der Fettzellen Src PKC GTPase 4 x FF GAP

44. PSändert die Substratspezifizität von p190RhoGAP RhoGAP RacGAP Rho Rac + PS Bound 32P-GTP (%) Bound 32P-GTP (%) Relative amount of p190Rho-GAP Ligeti et al. JBC 2004.

45. Modell der Interaktion pRac-p50GAP geschlossen Interaktion mit prenyliertem Rac geöffnet Moskwa et al. JBC 2005

46. Ins-R Posttranslationelle Modifizierung von G-Proteinen Prenyl- transferase RAC RAC 189CAAX 189C

47. Zusammenfassung GAP monomere G-Proteine ZEIT Faktor der Signalübertragung

48. p50RhoGAP Sok sejt kifejezi Granulocitákban nagy mennyiségben Sec14 PP GAP 1 439

49. p50RhoGAP érzékeny a preniláltsági állapotra nem-prenilált Rac prenilált Rac Moskwa et al. JBC, 2005

50. Hipotézis: Különböző reakciókban különböző GAPok szabályozzák ugyanazt a G-fehérjét gp91 Rac GAP1 p67 p47 GAP2 Rac Moskwa et al. Biochemistry 2002.