Das Rho-Protein gehört zu einer Unterfamilie der kleinen G-Protein-Superfamilie. Bisher wurden mehr als 20 Mitglieder der Rho-Familie gefunden. Je nach Grad der Homologie und Funktion der Sequenz wird sie in vier Kategorien unterteilt: RhoA, Rac1, Cdc42 und solche ohne GTPase-Aktivität. Fünfzehn Rho-Proteine wurden identifiziert und in drei Unterfamilien eingeteilt. Die erste enthält Rho (A, B, C), die zweite enthält Rnd 1-3 und die dritte enthält Rac 1-3, RhoG, Cdc42Hs, Rho/TTF, TC10 und Chp. Rho wirkt als molekularer Schalter, der verschiedene intrazelluläre Signalwege abschalten kann, wie z. B. ACK, PAK, MEKKs, ROCK. Rho ist aktiv, wenn es an GTP gebunden ist, und inaktiv, wenn es an GDP gebunden ist. Es ist auch bekannt, dass es an vielen physiologischen Aktivitäten beteiligt ist, einschließlich Zellmigration, Adhäsion, Zytokinese, Proliferation, Differenzierung und Apoptose, und die Zelltransformation in größerem Maße erweitert.

Abbildung 1. Rho-Protein.

Einführungen

Rho-Familienproteine sind die frühesten geklonten Proteine in der Ras-Superfamilie. Sie sind eine Gruppe von Guanosintriphosphat (GTP) bindenden Proteinen mit einer relativen Molekülmasse von etwa 20 bis 25 kD. Sie besitzen GTPase-Aktivität. Genannt Rho-GTPase, spielt die Rho-GTPase eine wichtige Rolle bei der Regulation der Zytoskelett-Umbildung. Neuere Studien haben gezeigt, dass Rho-GTPase in einer Vielzahl von malignen Tumoren hoch exprimiert wird und eng mit Tumorentstehung, Invasion und Metastasierung zusammenhängt.

Rho-GTPase und Tumorinvasion und -metastasierung

Die Bewegung von Tumorzellen in der Matrix besteht aus 4 wechselseitigen Schritten, nämlich der Bildung und Ausdehnung der Pseudopodien am Kopf, der Etablierung neuer Adhäsionsstellen, der Kontraktion des Zellkörpers und dem Zurückziehen des Schwanzes. Vor der Migration. Die molekularen Mechanismen, die diesen Prozess präzise regulieren, sind sehr komplex und beinhalten mehrere intrazelluläre Signaltransduktionswege. Unter den verschiedenen Signal-Kaskadenreaktionswegen sind Rho-GTPasen, insbesondere RhoA, Rac1 und Cdc42, die wichtigsten Regulatoren. Sie sind hauptsächlich an der Regulation der Zellmorphologie, Zell-Matrix-Adhäsion und Zytoskelett-Umbildung beteiligt und regulieren den Übertragungsprozess der Tumorzellinvasion.

Zytoskelett-Umbildung

Die kontinuierliche Bewegung von invasiven und metastasierenden Tumorzellen hängt von der Kontraktion der Spannungsfasern und der Ausdehnung der Aktinfilamente ab, um Kraft bereitzustellen. Rho-GTPase kann durch die Regulation der Zytoskelett-Umbildung die Zellmigration antreiben. Die Spannungsfaser ist eine stabile, parallel angeordnete Mikrofilamentstruktur in eukaryotischen Zellen. Sie besteht aus Aktin, Myosin, Tropomyosin und so weiter. Die durch die relative Bewegung von Myosin erzeugte Kontraktionskraft ist die treibende Kraft für die Zellmigration. Die Hauptquelle. Rho und sein nachgeschaltetes Rho-associated coiledcoil forming protein kinase (ROCK) können das Phosphorylierungsniveau der Myosin-Leichtkette (MLC) erhöhen und die Kontraktion der Aktin-Myosin-Kraft steigern, was die Zellmigration in der ECM fördert. ROCK ist ein wichtiger Effektormolekül-Partner stromabwärts von Rho, einschließlich Rho-Kinase und p160 ROCK. Aktiviertes ROCK erhöht das Phosphorylierungsniveau von MLC über zwei Wege. Einerseits phosphoryliert ROCK sein Substrat, die Myosin-Leichtketten-Phosphatase (MLCP), und die Myosin-Bindungsuntereinheit (MBS), während es die Phosphataseaktivität von MLCP hemmt und die Hydrolyse der MLC-Phosphatgruppen verringert; andererseits kann ROCK MLC direkt phosphorylieren und so das Phosphorylierungsniveau von MLC erhöhen, wodurch die durch die Quervernetzung mit Aktinfilamenten erzeugte Kontraktionskraft gesteigert wird. Die Hemmung des Rho/Rock-Signalwegs kann die Kontraktion und Zellinvasion der Tumorzell-Spannungsfasern hemmen. Dominant aktive p160 ROCK-Plasmid-transfizierte humane Ovarialkarzinomzellen haben eine stärkere Fähigkeit zur Invasion und Migration, während die Fähigkeit von mit Antisense-Oligonukleotiden behandelten p160 ROCK-Krebszellen zur Invasion und Migration signifikant reduziert werden kann. Rho kann auch auf ein weiteres wichtiges nachgeschaltetes Effektormolekül, das mDia (Mammalian Diaphanous related protein) Protein, wirken. Aktiviertes mDia-Protein kann Aktinmonomere an die Enden der Aktinfilamente anlagern, die Bindung von Capping-Proteinen verhindern, die Verlängerung der Aktinfilamente induzieren und so die Zellmigration unterstützen.

Referenz

1. Leung T; et al. Die p160 RhoA-bindende Kinase ROK alpha ist Mitglied einer Kinasefamilie und an der Umorganisation des Zytoskeletts beteiligt. Molecular and Cellular Biology. 1996, 16 (10): 5313-27.