GTP-vezujući protein Di-Ras3 (DIRAS3), znan I kao član I aplazijske ras homologije I (ARHI) jest protein koji je kod ljudikodirangenomDIRAS3 sa hromosoma 1.[3]
DIRAS3 je povezan sa rakom dojke, kao i rakom jajnika. Gen DIRAS3 uključuje jedan promotor, dva egzona i jedan intron sa 687 bp regijom koja kodira protein od 26 kDa.[4] DIRAS3 protein je GTPaza koja pripada natporodici i dijeli 50-60% homologije sa Ras i Rap , dva druga mala GTP-vezujuća proteina.[4] Smanjena ekspresija DIRAS3 prijavljena je u 70% invazivnih karcinoma dojke.[5]
Dok je ARHI strukturno sličan drugim proteinima GTPaza, njegova funkcija se značajno razlikuje od Ras. Ras je onkogeni protein uključen u ćelijsku proliferaciju i transdukciju signala, i dok se natporodica Ras općenito sastoji od pozitivnih regulatora rasta, a ARHI je gen supresor tumora. Za razliku od Ras, ARHI deluje kao inhibitor rasta ćelija, čime funkcionira kao negativan regulator rasta. Takođe se pokazalo da ARHI ima manju aktivnost GTPaza od većine Ras protein, iako ti proteini dijele vrlo sličnu strukturu.[7]
Smatra se da su osnovni uzrok ovih dramatičnih razlika u funkciji strukturne varijacije između ARHI i natporodice Ras. Negativna regulacija rasta koju pokazuje ARHI najvjerovatnije je posljedica jedinstvene ekstenzije od 34 aminokiseline N-terminala. Ova sekvenca se općenito ne nalazi u natporodici Ras, od kojih većina ne pokazuje inhibitornu aktivnost prema rastu ćelija i čak deluje kao pozitivni regulator rasta. Delecija ovog repa dovodi do značajnog pada ARHI-jeve sposobnosti da inhibira rast ćelija. Ova promjena u strukturi nema efekta na nivoe ekspresije proteina ili njegovu sposobnost vezivanja za GTP, što sugerira da primarna funkcija ekstenzije dovodi do negativne regulacije rasta ovog proteina.
Smanjena aktivnost GTPaze uočena u ARHI proizlazi iz kritičnih razlika u tri specifična aminokiselinska ostatka u efektorskom domenu. Ovi ostaci su visoko konzervirani u drugim Ras proteinima i kritični su za aktivnost GTPaze. U Rasu su posebno G12, A59 i Q61 . ARHI ima tri različite aminokiseline u efektorskom domenu: A46, K93 i G95. Dok ARHI još uvijek veže GTP sa visokim afinitetom, njegova hidrolizaGTP u GDP je relativno niska zbog ovih razlika.
Uloga u kanceru
Dok je ARHI konstitutivno izražen u normalnim epitelni ćelijama u jajnicima i dojkama, odsutan je u kancerima koji se nalaze u ovim tkivima, gdje nije otkrivena ekspresija ARHI.[8] U nekanceroznim ćelijama, signali faktora rasta povezuju ARHI N- i C-terminal sa plazmamembranom, gdje može da stupi u interakciju sa C-RAF. Ova interakcija inhibira aktivaciju MEK i ERK, pa čak i migraciju ćelija.[9] U tkivima raka, gdje ARHI nije eksprimiran, ćelije će tako migrirati; ovo je vjerovatno uzrok metastaza, posebno kod raka dojke.
ARHI utiče i na ćelijski ciklus, posebno ARHI na snažnu inhibiciju promotora ciklina D1.[8]Ciklin D1 je esencijalni protein u progresiji ćelije iz G1 u S fazu i njenoj regulaciji putem ARHI je ključan u održavanju zdravih ćelija. Ovo je mehanizam kojim ARHI inhibira rast ćelija i djeluje kao negativan regulator rasta. Gubitak funkcije ARHI može rezultirati nekontroliranim rastom ćelija i, u stvari, ciklin D1 je često nadreguliran kod karcinoma jajnika i invazivnih karcinoma dojke kada se utvrdi da je ARHI podreguliran.[8] Kada se ARHI unese u ćelije raka kojima nedostaje ovaj gen, javljaju se mnoge reakcije pored regulacije ciklina D1.[7] To uključuje indukciju p21, aktivaciju JNK i smanjenu signalizaciju kroz Ras/MAP put.[7] Dakle, gubitak bilo koji od ovih procesa (koji proizlaze iz gubitka ARHI) može dovesti do raka.
"ARHI" gen je majčinski utisnut (eksprimiran monoalelno) i mapiran specifično na 1p31, što je uobičajeno mjesto za gubitak heterozigotnosti (LOH). Ovaj lokus na hromosomu 1 je najčešća delecija kod karcinoma dojke i jajnika. Budući da je ovaj gen majčinski utisnut, LOH neimprintiranog alela (očeva kopija) dovodi do gubitka ekspresije ARHI. Iako je LOH prijavljen u 40% karcinoma jajnika i dojke, drugi tipskii mehanizam utišavanja gena je metilacija. Budući da je ekspresija ARHI smanjena u 70% invazivnih rakova dojke, aberantna metilacija je gotovo sigurno drugi uobičajeni mehanizam putem kojeg se gen utišava.[5] U "ARHI" se nalaze tri CpG otoka, koja su uobičajena mjesta epigenetičke regulacije i hipermetilacija ovih regija u drugim genima za supresiju tumora uočena su kod različitih karcinoma. Naprimjer, smanjena ekspresija BRCA1 u kancerogenom tkivu povezana je s hipermetilacijom promotora "BRCA1".[5] Zaista, hipermetilacija određenih CpG ostrva bila je povezana sa smanjenom ekspresijom ARHI, a protein je pokazao odgovarajuću ponovnu ekspresiju nakon demetilacije regiona.[5]
Pošto je gen imprintiran, model tumorogeneze sa dva pogotka koji je predložio Knudson sveden je na podložniju situaciju. Neekspresija majčinog alela ostavlja genu samo jedan “pogodak” u smislu bilo kojeg broja mutacijskih mehanizama, a dva najčešća su LOH i hipermetilacija promotora gena.[5] Na ovaj način, imprintirani "ARHI" gen ima visok rizik od nastanka raka zbog svoje podložnosti mutacijama i epigenetičkim modifikacijama.
^ abcdeYuan J, Luo RZ, Fujii S, Wang L, Hu W, Andreeff M, Pan Y, Kadota M, Oshimura M, Sahin AA, Issa JP, Bast RC, Yu Y (Jul 2003). "Aberrant methylation and silencing of ARHI, an imprinted tumor suppressor gene in which the function is lost in breast cancers". Cancer Research. 63 (14): 4174–80. PMID12874023.
^Klingauf M, Beck M, Berge U, Turgay Y, Heinzer S, Horvath P, Kroschewski R (Nov 2012). "The tumour suppressor DiRas3 interacts with C-RAF and downregulates MEK activity to restrict cell migration". Biology of the Cell. 105 (2): 91–107. doi:10.1111/boc.201200030. PMID23157514. S2CID19790001.
Yuan J, Luo RZ, Fujii S, Wang L, Hu W, Andreeff M, Pan Y, Kadota M, Oshimura M, Sahin AA, Issa JP, Bast RC, Yu Y (Jul 2003). "Aberrant methylation and silencing of ARHI, an imprinted tumor suppressor gene in which the function is lost in breast cancers". Cancer Research. 63 (14): 4174–80. PMID12874023.
Pei XH, Yang Z, Liu HX, Qiao SS (Oct 2011). "Aplasia Ras homologue member I overexpression induces apoptosis through inhibition of survival pathways in human hepatocellular carcinoma cells in culture and in xenograft". Cell Biology International. 35 (10): 1019–24. doi:10.1042/CBI20110023. PMID21933150. S2CID12811622.
Shi Z, Zhou X, Xu L, Zhang T, Hou Y, Zhu W, Zhang T (Sep 2002). "[NOEY2 gene mRNA expression in breast cancer tissue and its relation to clinicopathological parameters]". Zhonghua Zhong Liu Za Zhi [Chinese Journal of Oncology]. 24 (5): 475–8. PMID12485503.
Li BX, Li J, Luo CL, Zhang MC, Li H, Li LL, Xu HF, Shen YW, Xue AM, Zhao ZQ (Mar 2013). "Expression of JMJD2A in infiltrating duct carcinoma was markedly higher than fibroadenoma, and associated with expression of ARHI, p53 and ER in infiltrating duct carcinoma". Indian Journal of Experimental Biology. 51 (3): 208–17. PMID23678541.
