K-Ras homo-/hetero- dimerizasyonunun Raf aktivasyonu üzerindeki etkileri

SON Ç. D. (Yürütücü)

TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2025 - 2027

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Başlama Tarihi: Kasım 2025
Bitiş Tarihi: Kasım 2027

Proje Özeti

K-Ras hücresel sinyal iletiminde kritik rol oynayan küçük bir GTPaz olup, özellikle MAPK/ERK ve PI3K/AKT yolları aracılığıyla hücre proliferasyonu, farklılaşması ve hayatta kalmasını düzenler. K-Ras’ın etkin bir şekilde işlev görmesi, özellikle Raf kinaz gibi aşağı akış efektörleriyle olan etkileşimlerine bağlıdır. Ancak, K-Ras homodimerizasyonunun Raf aktivasyonu için zorunlu olup olmadığı ve monomerik K-Ras’ın Raf aktivasyonu ile karşılaştırıldığında hangi farklı protein aktivasyonlarının gözlemlendiği henüz netlik kazanmamıştır. Bu proje, Raf etkileşimi ve aktivasyonu açısından K-Ras dimerizasyon dinamiklerini ve K-Ras-Gα heterodimerizasyonunun olası telafi edici mekanizmalarını araştırmayı amaçlamaktadır. Ek olarak, çalışma, K-Ras mutasyonlarının sinyal iletimi sonuçlarını nöronlar ve kanser hücreleri bağlamında nasıl etkilediğini analiz etmektedir.

K-Ras homodimerizasyonu, etkin bir Raf aktivasyonu için kritik öneme sahiptir ve bu dimerizasyonun bozulmasının sinyal dinamiklerini nasıl değiştirdiği, canlı hücre görüntüleme ve Förster rezonans enerji transferi (FRET) yöntemi ile analiz edilecektir. Proje kapsamında, K-Ras monomerlerinin Raf’ı bağımsız olarak aktive edip edemediği veya stabil ve uzun süreli bir sinyal yanıtı için dimerizasyonun gerekip gerekmediği test edilecektir. Ayrıca, K-Ras dimerizasyon arayüzünde bulunan Glu98, Arg97, Lys101, Arg102, Asp105 ve Glu107 gibi spesifik amino asitlerin, K-Ras dimer oluşumu ve fonksiyonuna katkıları araştırılacaktır. Bu çalışmanın en önemli stratejik avantajlarından biri, K-Ras homodimerizasyonunu seçici olarak bozacak ve geri kazandıracak mutasyonların kullanılacak olmasıdır. Geleneksel yöntemlerde genellikle kimyasal inhibitörler veya global protein kaybına dayanan deneyler yapılırken, bu çalışmada belirli amino asitlerin mutasyon analizleri yoluyla yapısal değişimlerin Raf bağlanması ve aşağı akış sinyal iletimi üzerindeki etkileri değerlendirecektir.

Bu proje kapsamında, K-Ras homodimerizasyonunu engellemek ancak normal ekspresyon ve membran lokalizasyonunu korumak için hedeflenen mutasyonlar yapılacaktır. Ayrıca, yabanıl ve mutant K-Ras varyantlarının kullanımı, sinyal yönelimi açısından dimerizasyon ve monomerik etkileşimlerin spesifik katkılarının ayırt edilmesini amaçlamaktadır. Buna ek olarak, tamamlayıcı kurtarma mutasyonları tasarlanarak dimerizasyon kontrollü bir şekilde yeniden sağlanacak ve güçlü bir doğrulama stratejisi oluşturulacaktır. Böylece, K-Ras dimerizasyonunun hücresel sinyal iletimindeki spesifik rolü, diğer düzenleyici faktörlerden veya hücrede bulunan yabanıl tip K-Ras proteinlerinden bağımsız olarak analiz edilebilecektir.

Laboratuvarımızda elde edilen önceki veriler, K-Ras-Gα heterodimerizasyonunun Raf aktivasyonunu desteklemek için alternatif bir mekanizma olarak işlev görebileceğini göstermektedir. Bulgular, K-Ras’ın Gαi ve Gα13 proteinleriyle etkileşime girdiğini öne sürse de, bu etkileşimlerin fonksiyonel sonuçları henüz keşfedilmemiştir. Bu proje, K-Ras homodimerizasyonunun kaybının Raf aktivasyonunu sürdürmek için Gα proteinleri tarafından telafi edilip edilemeyeceğini ve MAPK/ERK sinyal yolunun korunup korunmadığını değerlendirecektir. Eğer doğrulanırsa, bu bulgu, hücresel sinyal iletiminde alternatif bir düzenleyici mekanizmayı ortaya çıkarabilir ve hem normal fizyoloji hem de hastalık durumları açısından önemli sonuçlar doğurabilir. Ayrıca, K-Ras-Gα etkileşimlerinin, biyokimyasal testler aracılığıyla tespit edilen hücresel bağlama bağlı olarak ERK ve AKT aktivasyonunu farklı şekilde düzenleyebileceğini ve bu farklılıkların nöronal hücrelerde onkojenik düzenleme üzerinde etkili olabileceğini öne sürmekteyiz.

K-Ras dimerizasyonunun moleküler mekanizmalarını anlamanın ötesinde, bu projenin kanser biyolojisi ve sinirbilim alanlarında önemli sonuçları olacaktır. K-Ras mutasyonları genellikle kanser hücrelerinde aşağı akış sinyal yollarının sürekli aktivasyonuna neden olarak kontrolsüz proliferasyon ve metastaza yol açmaktadır. Bu çalışma, farklı K-Ras mutasyonlarının Raf ile etkileşimini nasıl değiştirdiğini araştırarak, belirli mutasyonların homodimerizasyona mı yoksa heterodimerizasyona mı daha fazla eğilim gösterdiğini ortaya koymayı amaçlamaktadır. K-Ras homodimerizasyonunun Raf aktivasyonu üzerindeki rolünü detaylı olarak inceleyerek, terapötik hedeflenebilecek yeni düzenleyici düğümler belirlemeyi hedefliyoruz. Ayrıca, belirli K-Ras mutasyonlarının seçici olarak dimerizasyonu bozabileceği ve sinyal iletiminde monomerik etkileşimler veya Gα aracılı düzenlemeye kaymaya neden olabileceği hipotez edilmektedir.

K-Ras, nöronal farklılaşma ve sinaptik plastisite süreçlerinde de rol oynadığı için, dimerizasyon dinamiklerinin hücresel sinyal iletimini nasıl etkilediğini anlamak, nörogelişimsel bozukluklar ve nörodejeneratif hastalıklar hakkında da önemli bilgiler sağlayabilir. Gα proteinlerinin nöronal hücrelerde yaygın olarak eksprese edildiği göz önüne alındığında, bunların K-Ras sinyal iletimini modüle etme potansiyeli, GPCR ve Ras yolları arasında yeni bir çapraz konuşma mekanizması oluşturabilir. K-Ras mutasyonlarının sinyal dinamiklerinde neden olduğu değişiklikleri belirleyerek, bu proje K-Ras kaynaklı kanserlerin moleküler temellerine ve olası terapötik hedeflerine dair yenilikçi içgörüler sunacaktır.