Rab
Synonym: Rab-Protein, Rab-GTPase
Englisch: rab
1. Definition
Rab-Proteine, kurz Rabs, sind monomere G-Proteine, die zur Ras-Superfamilie zählen. Im menschlichen Genom sind 76 Rab-Proteine kodiert, womit sie die größte Unterfamilie unter den kleinen GTPasen bilden. Sie sind an der Regulation des vesikulären Transports im Endomembransystem beteiligt.
2. Nomenklatur
3. Biochemie
Rab-Proteine haben ein Molekulargewicht zwischen 20 und 40 kDa. Am C-Terminus findet sich eine Cystein-reiche Sequenz, über welche die Proteine posttranslational modifiziert werden. Über eine Thioetherbindung werden ein oder zwei Geranylgeranylreste gebunden, die auch als Lipidanker bezeichnet werden. Rab-Proteine können die Nukleotide Guanosindiphosphat (GDP) und Guanosintriphosphat (GTP) binden.
3.1. GTP/GDP-Zyklus
Rab-Proteine liegen in zwei Formen vor: Rab-GTP ist peripher über den Lipidanker an zelluläre Membranen gebunden und aktiv, Rab-GDP liegt frei im Zytosol vor und ist inaktiv. Der Wechsel zwischen diesen beiden Lokalisationen wird durch verschiedene Proteine gesteuert. Im Zytosol bindet ein Guaninnukleotid-Dissoziationsinhibitor (GDI) Rab-GDP und stabilisiert die inaktive Form. Ein Guaninnukleotid-Austauschfaktor (GEF) tauscht GDP gegen GTP aus und aktiviert dadurch das Rab-Protein. Rabs sind sogenannte schwache GTPasen, was bedeute, dass ihre intrinsische Hydrolyseaktivität gering ist. GTPase-aktivierende Proteine (GAP) erhöhen die enzymatische Aktivität, sodass GTP unter Freisetzung von Phosphat zu GDP hydrolysiert wird. Rab-GDP löst sich von der Membran und wird im Zytosol wieder von GDI gebunden.
4. Funktion
Das membrangebundene Rab-GTP bindet Effektorproteine und reguliert damit verschiedene Prozesse im vesikulären Transport.
4.1. Bildung von Vesikeln
An Membranen von verschiedenen Organellen werden durch Knospung und Abschnürung Vesikel gebildet, die zu anderen Organellen transportiert werden. Rab-GTP bindet an diesen Membranen sogenannte Mantelproteine, die für Bildung der Vesikel nötig sind.
4.2. Transport von Vesikeln
Rab-GTP, das an Vesikel gebunden ist, kann gleichzeitig Adapterproteinkomplexe binden, die mit Motorproteinen wie Myosin interagieren. Dadurch werden die Vesikel entlang des Zytoskeletts transportiert.
4.3. Fusion von Vesikeln
Weitere Effektoren, die Rab-GTP bindet, sind Tethering-Komplexe und SNARE-Proteine, die für die Fusion zwischen Vesikel und Zielmembran verantwortlich sind.
5. Klinik
Die Regulation des vesikulären Transports in Zellen ist ein komplexer Prozess, der noch nicht vollständig verstanden ist. Fehler in diesem System sind mit verschiedenen Krankheiten verbunden.
Einige Mutationen, die Rab-Proteine betreffen, sind als Ursache für bestimmte Krankheitsbilder identifiziert worden. So sind Missense-Mutationen in dem Gen, das für RAB7 kodiert, für die hereditäre motorisch-sensible Neuropathie Typ II verantwortlich. Missense-Mutationen in dem Gen, das für RAB39B kodiert, sind an der Entwicklung der X-chromosomal vererbten Intelligenzminderung beteiligt.