The investigation of RalGDS-ral signaling pathway via molecular dynamics simulations

En az 35 üyeden oluşmakta olan Ras ailesi, GTP-GTP aracılı moleküler anahtarlar olarak hücrede görev alırlar. Çeşitli hücre dışı uyaranlara karşılık olarak, aktif hale gelirler ve efektör proteinlerini (Raf, PI3K ve RalGDS) plazma zarına yakın bölgeye çağırarak onlarla fiziksel etkileşim kurarlar ve sinyal iletimini sağlamış olurlar. Raf kaskadı ve PI3K yolakları uzun zamandır çalışılıyor olup, detaylandırılmış yolaklarken; RalGDS sinyal yolağı ise son zamanlarda araştırma konusu haline gelmiştir. Ras ailesinin dört üyesi insan kanseri türlerinde en sık mutasyona uğramış proteinler olarak bilinirler: H-Ras, N-Ras, K-Ras4A and K-Ras4B. Ras ailesinin diğer iyi bilinen üyeleri, Rap1 ve Ral proteinleridir. Önde gelen dört üye iyi karakterize edilmişken; Rap1 ve Ral proteinlerinin hücresel fonksiyonları henüz tam olarak açıklığa kavuşmamıştır. Bu çalışma, RalGDS-Ral sinyal yolunu moleküler dinamik (MD) simulasyon yöntemi kullanarak, Ras aile üyeleri (K-Ras, Rap1) ve Ral efektör interaksiyonları doğrultusunda detaylı bir şekilde incelemeyi hedeflemiştir. Bu amaç doğrultusunda beş Ras sistemi ve iki Ral sistemi oluşturulmuştur. Beş Ras sistemi; K-Ras4Bwt-RalGDS-RBD kompleksini içeren yabanıl tip system, K-Ras4BG12D-RalGDS-RBD ve K-Ras4BG12V-RalGDS-RBD komplekslerini içeren kontrol sistemleri, K-Ras4BG12V+E37G-RalGDS-RBD kompleksini içeren mutasyonlu sistem ve Rap1wt-RalGDS-RBD kompleksini içeren Rap1 sisteminden oluşurken; iki Ral sistemi, Ral-Sec5 ve Ral-Exo84 efektör interaksiyonunu içeren sistemlerden oluşmaktadır. Totalde oluşturulmuş yedi sistem, Ras ilişkili RalGDS-Ral yolağının arkasındaki mekanizmayı ayrıntılı bir şekilde anlamak için tasarlanmıştır. Ral-efektör proteinlerinin kompleks oluşturmasında önemli görevi olan Ral üzerindeki amino asitler, iki Ral sisteminin birbiriyle karşılaştırılmasıyla ortaya çıkartılmıştır. Stabil kompleks ve güçlü bağ oluşturmada etkin role sahip olan amino asitler MD metodu ile incelenmiştir. Bu çalışmada, sistemleri oluşturan proteinler üzerindeki önemli amino asitleri ortaya çıkardık. Ras proteinindeki Ser39, Rap1'deki Lys31, RalGDS'deki Tyr31, Asn54, ve Asp56 amino asitleri, Ras aile üyeleri ile RalGDS arasındaki güçlü kompleks oluşumunu tetikleyici etkiye sahip olduğu düşünülen amino asitlerdir. Daha önceki çalışmalardan, Sec5 ve Exo84'ün RalA proteini üzerinde kısmi ortak bağlanma bölgeleri olduğu bilinmektedir. RalA proteinindeki bu bölgeye ait amino asitler bu çalışma sayesinde çoğunlukla keşfedilmiştir: Glu44, Ala48, Asp49, Ser50, Arg52, Tyr75. Ral-efektör proteinlerinin kompleks oluşturmasında önemli görevi olan Ral üzerindeki amino asitler, iki Ral sisteminin birbiriyle karşılaştırılmasıyla ortaya çıkartılmıştır. Bu amino asitler, Asp49, Glu73, Asp74, ve Asn81 olarak belirtilmiştir. Aynı zamanda Sec5 ve Exo84 proteinleri üzerindeki kompleks oluşumunda önemli görevi olan amino asitler de ortaya çıkarılmıştır. Ras proteinleri onlarca yıldır araştırma konusu olmuştur. Uzun süreli calışmalara rağmen bu proteinlerin onkojenik etkisini hedef alan ilaç üretilememiştir. Bu çalışmanın uzun vadedeki amacı özellikle Ras ilişkili RalGDS sinyal yolağını hedef alan küçük moleküller geliştirmektir.