Elucidation of the RAF dimerization underlying mechanisms as the basis for the development of effective drugs in cancer treatment
Final Report Abstract
Die wesentlichen Ziele des Forschungsvorhabens bestanden in dem Bestreben, die Mechanismen der RAF-Dimerisierung aufzuklären. Im Einzelnen wurde die Regulierung der RAF-Dimerisierung durch das Gerüstprotein KSR1 und die Tumorsuppressor-GTPase DiRas3 erforscht. Weiterhin wurde die Feedback-Regulierung der A-RAF-Kinase unter Einbeziehung eines speziell für dieses Forschungsprojekt hergestellten Antikörpers näher definiert und die Auswirkung auf RAF- Dimerisierung getestet. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten die Annahme, dass Ser257 in der IH-Region von A-RAF eine Feedback-Phosphorylierungsstelle ist und die Phosphorylierung an dieser Stelle tatsächlich durch ERK erfolgt. Obwohl die Feedback-Phosphorylierung eine zentralle Rolle in der Regulierung der Kinase-Aktivität von A-RAF spielt, die im Rahmen des Projekts durchgeführten experimentellen Arbeiten lieferten keine eindeutige Hinweise auf die mögliche Einbeziehung der Feedback-Phosphorylierung in die Regulierung der RAF-Dimerisierung. Die Ergebnisse zur Regulierung der RAF-Dimerisierung durch KSR1 und DiRas3 ergaben ein hypothetisches Model, in dem DiRas3 das KSR1-Protein zum H-Ras:C-RAF- bzw. H-Ras:A-RAF- Komplex rekrutiert und somit die Bindung von B-RAF an C-RAF und A-RAF verhindert. Wobei für diese Art der Regulierung das Konzentrationsverhältnis zwischen DiRas3 und H-Ras eine zentrale Rolle spielt, denn der Anstieg in der lokalen Konzentration von DiRas3 im Verhältnis zum aktivierten H-Ras zur verstärkten KSR1-Homodimerisierung führt. Dadurch wird eine Ort- und Zeit-spezifische Regulierung der RAF-Heterodimerisierung sichergestellt. Die Daten zur Regulierung der KSR1-Funktion deuten darauf hin, dass die neu entdeckte Phosphorylierung von Tyr728 sowohl die Bindung von KSR1 an B-RAF und MEK als auch die intrinsische Kinaseaktivität von KSR1 modulieren kann. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein molekularer Mechanismus vorgeschlagen, in dem die Phosphorylierung von Tyr728 den Übergang zwischen der Gerüstprotein-Funktion und der katalytischen Funktion von KSR1 reguliert und somit als ein Kontrollpunkt für die Feinabstimmung der zellulären Antwort dient. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die in der Förderperiode gewonnenen Daten zur Regulierung der RAF-Dimerisierung von klinischer Bedeutung sind und eine wichtige Erkenntnisgrundlage für die weiteren Untersuchungen bilden.
Publications
- (2012) The tumor suppressor DiRas3 forms a complex with H-Ras and C-RAF proteins and regulates localization, dimerization, and kinase activity of C-RAF. J Biol Chem, 287, 23128-23140
Baljuls A, Beck M, Oenel A, Robubi A, Kroschewski R, Hekman M, Rudel T, Rapp UR
(See online at https://doi.org/10.1074/jbc.M112.343780) - International Conference in Systems Medicine (SYSMED 2012), 10th – 13th September 2012, Dublin, Ireland. The tumor suppressor DiRas3 regulates dimerization and kinase activity of C-RAF
Baljuls A, Beck M, Oenel A, Robubi A, Kroschewski R, Hekman M, Rudel T, Rapp UR and Kolch W
- Receptor Tyrosine Kinases – From Structural Biology to Systems Biology. 37th Symposium on Hormones and Cell Regulation, European Society of Endocrinology, 11th – 14th October 2012, Mont Ste Odile, Alsace, France
Baljuls A, Beck M, Oenel A, Robubi A, Kroschewski R, Hekman M, Rudel T, Rapp UR and Kolch W
- (2013) It takes two to tango – signalling by dimeric RAF kinases. Mol Biosyst, 9, 551-558
Baljuls A, Kholodenko BN, Kolch W
- (2013) Tyr728 in the kinase domain of the murine kinase suppressor of RAS 1 regulates binding and activation of the mitogen-activated protein kinase kinase. J Biol Chem, 288, 35237-35252
Sibilski C, Mueller T, Kollipara L, Zahedi RP, Rapp UR, Rudel T, Baljuls A
(See online at https://doi.org/10.1074/jbc.M113.490235) - Stabilization of the C-RAF:KSR1 Complex by DiRas3 Reduces the Availability of C-RAF for Dimerization with B-RAF. EMBO Workshop, 15 – 19 March 2014, Allensbach-Hegne, Germany. Genes and Cancer – 30 Anniversary Meeting, 24th – 26th March 2014, Robinson College, Cambridge, UK
Baljuls A and Kolch W
