Rac1, poznat i kao Ras-srodni C3 supstrat botulinum toksina 1, je protein koji se nalazi u ljudskim ćelijama. Kodiran je genomRAC1.[5][6] Ovaj gen može proizvesti razne alternativna prerade verzija proteina Rac1, za koje se čini da imaju različite funkcije.[7]
Funkcija
Rac1 je mal (~ 21 kDa) signalizirajući G protein (tačnije GTPaza) i član je potporodice Rac porodice porodice Rho GTPaza. Članovi ove superporodice reguliraju raznolik niz ćelijskih događaja, uključujući kontrolu GLUT4,[8][9] translokaciju do unosa glukoze, rast ćelija, reorganizaciju citoskeleta, antimikrobnu citotoksičnost,[10] i aktivaciju protein kinaza.[11]
Zajedno s drugom potporodicama, Rac i Rho proteina, imaj važnu regulatornu ulogu, posebno u pokretljivosti i rastu ćelija. Rac1 ima sveprisutnu tkivnu ekspresiju i podstiče pokretljivost ćelija stvaranjem lamelipodija.[12] Da bi ćlije raka mogle rasti i napadati lokalna i udaljena tkiva, deregulacija pokretljivosti ćelija jedan je od glavnih događaja u invaziji i [metastaza|[metastaziranju]] ćelija karcinoma.[13] Prekomjerna ekspresija konstitucijski aktivnog Rac1 V12 kod miševa uzrokovala je tumor koji se fenotipski ne razlikuje od ljudsog Kaposijevog sarkoma.[14] Pokazalo se da aktivacijske ili dobitne funkcije mutacije Rac1 imaju aktivnu ulogu u promociji mezenhimskog tipa kretanja ćelija, potpomognutog proteinskim kompleksima NEDD9 i DOCK3.[15] Takva abnormalna pokretljivost ćelija može rezultirati tranzicijom epitelnog mezenhima (EMT) – pokretačkim mehanizmom za metastaziranje tumora, kao i relapse tumora rezistentnog na lijekove.[16][17]
Uloga u transportu glukoze
Rac1 se ispoljava u značajnim količinama u tkivima osjetljivim na insulin, kau što su masno tkivo i skeletni mišići. Ovdje Rac1 regulira translokaciju prijenosnika glukoze GLUT4 iz unutarćelijskih odjeljaka u plazmamembranu.[9][18][19] U odgovoru na insulin, ovo omogućava ulazak glukoze u krv u ćeliji, radi smanjenja glukoze u krvi. U uvjetima gojaznosti i dijabetesa tipa 2, signalizacija Rac1 u skeletnim mišićima je disfunkcionalna, što sugerira da Rac1 doprinosi napredovanju bolesti.
Protein Rac1 je također neophodan za unos glukoze u skeletne mišiće aktivirane vježbanjem[8][20] i istezanjem.[21]
Nekoliko nedavnih studija također je koristilo ciljanu terapiju za suzbijanje rasta tumora, farmakoinhibicijom aktivnosti Rac1 u metastatskom melanomu i karcinomu jetre, kao i u ljudskom [[Rak dojke|karcinomu dojke.[27][28][29]
Naprimjer, inhibicija puta ovisnog o Rac1 rezultirala je preokretom fenotipa tumorskih ćelija, što sugerira Rac1 kao prediktivni marker i terapijski cilj za rak dojke otporan na trastuzumab. Međutim, s obzirom na ulogu Rac1 u transportu glukoze , lijekovi koji inhibiraju Rac1 mogli bi biti štetni za homeostazu glukoze.
^"Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
^"Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
^Didsbury J, Weber RF, Bokoch GM, Evans T, Snyderman R (Oct 1989). "rac, a novel ras-related family of proteins that are botulinum toxin substrates". The Journal of Biological Chemistry. 264 (28): 16378–82. PMID2674130.
^Ridley AJ (Oct 2006). "Rho GTPases and actin dynamics in membrane protrusions and vesicle trafficking". Trends in Cell Biology. 16 (10): 522–9. doi:10.1016/j.tcb.2006.08.006. PMID16949823.
^Yang WH, Lan HY, Huang CH, Tai SK, Tzeng CH, Kao SY, Wu KJ, Hung MC, Yang MH (Apr 2012). "RAC1 activation mediates Twist1-induced cancer cell migration". Nature Cell Biology. 14 (4): 366–74. doi:10.1038/ncb2455. PMID22407364.
^Sylow L, Kleinert M, Pehmøller C, Prats C, Chiu TT, Klip A, Richter EA, Jensen TE (Feb 2014). "Akt and Rac1 signaling are jointly required for insulin-stimulated glucose uptake in skeletal muscle and downregulated in insulin resistance". Cellular Signalling. 26 (2): 323–31. doi:10.1016/j.cellsig.2013.11.007. PMID24216610.
^Hodis E, Watson IR, Kryukov GV, Arold ST, Imielinski M, Theurillat JP, Nickerson E, Auclair D, Li L, Place C, Dicara D, Ramos AH, Lawrence MS, Cibulskis K, Sivachenko A, Voet D, Saksena G, Stransky N, Onofrio RC, Winckler W, Ardlie K, Wagle N, Wargo J, Chong K, Morton DL, Stemke-Hale K, Chen G, Noble M, Meyerson M, Ladbury JE, Davies MA, Gershenwald JE, Wagner SN, Hoon DS, Schadendorf D, Lander ES, Gabriel SB, Getz G, Garraway LA, Chin L (Jul 2012). "A landscape of driver mutations in melanoma". Cell. 150 (2): 251–63. doi:10.1016/j.cell.2012.06.024. PMC3600117. PMID22817889.
^Krauthammer M, Kong Y, Ha BH, Evans P, Bacchiocchi A, McCusker JP, Cheng E, Davis MJ, Goh G, Choi M, Ariyan S, Narayan D, Dutton-Regester K, Capatana A, Holman EC, Bosenberg M, Sznol M, Kluger HM, Brash DE, Stern DF, Materin MA, Lo RS, Mane S, Ma S, Kidd KK, Hayward NK, Lifton RP, Schlessinger J, Boggon TJ, Halaban R (Sep 2012). "Exome sequencing identifies recurrent somatic RAC1 mutations in melanoma". Nature Genetics. 44 (9): 1006–14. doi:10.1038/ng.2359. PMC3432702. PMID22842228.
^Tarricone C, Xiao B, Justin N, Walker PA, Rittinger K, Gamblin SJ, Smerdon SJ (maj 2001). "The structural basis of Arfaptin-mediated cross-talk between Rac and Arf signalling pathways". Nature. 411 (6834): 215–9. doi:10.1038/35075620. PMID11346801.
^Ewing RM, Chu P, Elisma F, Li H, Taylor P, Climie S, McBroom-Cerajewski L, Robinson MD, O'Connor L, Li M, Taylor R, Dharsee M, Ho Y, Heilbut A, Moore L, Zhang S, Ornatsky O, Bukhman YV, Ethier M, Sheng Y, Vasilescu J, Abu-Farha M, Lambert JP, Duewel HS, Stewart II, Kuehl B, Hogue K, Colwill K, Gladwish K, Muskat B, Kinach R, Adams SL, Moran MF, Morin GB, Topaloglou T, Figeys D (2007). "Large-scale mapping of human protein-protein interactions by mass spectrometry". Molecular Systems Biology. 3 (1): 89. doi:10.1038/msb4100134. PMC1847948. PMID17353931.
^Grizot S, Fauré J, Fieschi F, Vignais PV, Dagher MC, Pebay-Peyroula E (Aug 2001). "Crystal structure of the Rac1-RhoGDI complex involved in nadph oxidase activation". Biochemistry. 40 (34): 10007–13. doi:10.1021/bi010288k. PMID11513578.
^Lian LY, Barsukov I, Golovanov AP, Hawkins DI, Badii R, Sze KH, Keep NH, Bokoch GM, Roberts GC (Jan 2000). "Mapping the binding site for the GTP-binding protein Rac-1 on its inhibitor RhoGDI-1". Structure. 8 (1): 47–55. doi:10.1016/S0969-2126(00)00080-0. PMID10673424.
^Gorvel JP, Chang TC, Boretto J, Azuma T, Chavrier P (Jan 1998). "Differential properties of D4/LyGDI versus RhoGDI: phosphorylation and rho GTPase selectivity". FEBS Letters. 422 (2): 269–73. doi:10.1016/S0014-5793(98)00020-9. PMID9490022.
^Di-Poï N, Fauré J, Grizot S, Molnár G, Pick E, Dagher MC (Aug 2001). "Mechanism of NADPH oxidase activation by the Rac/Rho-GDI complex". Biochemistry. 40 (34): 10014–22. doi:10.1021/bi010289c. PMID11513579.
^Fauré J, Dagher MC (maj 2001). "Interactions between Rho GTPases and Rho GDP dissociation inhibitor (Rho-GDI)". Biochimie. 83 (5): 409–14. doi:10.1016/S0300-9084(01)01263-9. PMID11368848.
^Miki H, Yamaguchi H, Suetsugu S, Takenawa T (Dec 2000). "IRSp53 is an essential intermediate between Rac and WAVE in the regulation of membrane ruffling". Nature. 408 (6813): 732–5. doi:10.1038/35047107. PMID11130076.
^Fukata M, Watanabe T, Noritake J, Nakagawa M, Yamaga M, Kuroda S, Matsuura Y, Iwamatsu A, Perez F, Kaibuchi K (Jun 2002). "Rac1 and Cdc42 capture microtubules through IQGAP1 and CLIP-170". Cell. 109 (7): 873–85. doi:10.1016/S0092-8674(02)00800-0. PMID12110184.
^Katoh H, Negishi M (Jul 2003). "RhoG activates Rac1 by direct interaction with the Dock180-binding protein Elmo". Nature. 424 (6947): 461–4. doi:10.1038/nature01817. PMID12879077.
^Qiu RG, Abo A, Steven Martin G (Jun 2000). "A human homolog of the C. elegans polarity determinant Par-6 links Rac and Cdc42 to PKCzeta signaling and cell transformation". Current Biology. 10 (12): 697–707. doi:10.1016/S0960-9822(00)00535-2. PMID10873802.
^Simon AR, Vikis HG, Stewart S, Fanburg BL, Cochran BH, Guan KL (Oct 2000). "Regulation of STAT3 by direct binding to the Rac1 GTPase". Science. 290 (5489): 144–7. doi:10.1126/science.290.5489.144. PMID11021801.
^Worthylake DK, Rossman KL, Sondek J (Dec 2000). "Crystal structure of Rac1 in complex with the guanine nucleotide exchange region of Tiam1". Nature. 408 (6813): 682–8. doi:10.1038/35047014. PMID11130063.
Benitah SA, Frye M, Glogauer M, Watt FM (Aug 2005). "Stem cell depletion through epidermal deletion of Rac1". Science. 309 (5736): 933–5. doi:10.1126/science.1113579. PMID16081735.