Rab-Proteine

Die Familie der Rab-Proteine („Ras-related in brain“) gehört zur Ras-Superfamilie monomerer G-Proteine (GTPasen) und ist in Eukaryoten zu großen Teilen konserviert. Die rund 70 beim Menschen bekannten Rab-Proteine spielen eine Rolle bei der intrazellulären Vesikelsortierung. Allgemein wird eine aktive Form, in der GTP gebunden ist und eine inaktive, GDP-haltige Form unterschieden.

Eigenschaften

Rabs sind periphere Membranproteine, die von der Vesikeloberfläche ins Cytosol ragen und über einen Prenylanker in der Membran fixiert sind. Für die Prenylierung zweier C-terminaler Cystein-Reste ist es notwendig, dass das „Rab escort protein“ (REP) das neu synthetisierte Rab erkennt und einer Prenyltransferase präsentiert, um anschließend - den hydrophoben Teil des Moleküls in Chaperonfunktion gegen das Cytosol abschirmend - zur Membran zu transportieren.

In seiner aktiven Form kann Rab mit Effektorproteinen interagieren, während die inaktive in Wechselwirkung mit REP und „GDP dissociation inhibitor“ (GDI) steht. Über die Effektorproteine wird der Vesikeltransport in der Zelle (zwischen den Organellen sowie zwischen ihnen und der Plasmamembran) über Einflussnahme auf Vesikelabschnürung, -bewegung und -fusion reguliert.

Funktion

Wie für G-Proteine üblich erfolgt die Aktivierung von Rab durch den Austausch von GDP gegen GTP mit Hilfe eines GTP-Austauschfaktors (GEF) durch die damit einhergehende Konformationsänderung; die Hydrolyse wird unterstützt vom GTPase-activating protein (GAP). Für den Einbau in die Membran ist die Aktivierung von Rab nötig, während inaktiviertes Rab die Membran mittels GDI, das strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten mit REP aufweist, wieder verlassen und dann wiederverwendet werden kann. Zu den Effektorproteinen gehören Enzyme, Proteine des Cytoskeletts genauso wie weitere Proteine, die an der gerichteten Membranfusion beteiligt sind.

Erkrankungen

Eine Variante des Griscelli-Syndrom wird verursacht durch eine Punktmutation in dem Gen, das Rab27a codiert. Dabei ist der Transport von Melanosome zur Zellperipherie und die Sekretion lytischer Granula aus cytotoxischen T-Zellen gestört.

Choroideremia ist eine X-chromosomal vererbte Erkrankung, die zur Degeneration des retinalen Epithels und Blindheit führen kann. Betroffen ist dabei die REP-Isoform REP-1, das spezifisch in der Retina für die Prenylierung von Rab27a verantwortlich ist.

Eine Mutation in GDI-α, einer vor allem in Synapsen des ZNS vorkommenden Isoform, kann zu X-chromosomal vererbter geistiger Retardierung führen, da das Recycling von Rab eingeschränkt ist.

Siehe auch

SNARE (Protein)

Endocytose

Quellen

Stenmark H and Olkkenen VM: „The Rab GTPase family“. Genome Biology 2001, 2(5):reviews3007.1–3007.7