Ran

Synonyme: Ran-GTPase, Ras-verwandtes nukleäres Protein, RAN
Englisch: Ras-related nuclear protein, GTP-binding nuclear protein Ran, Androgen receptor-associated protein, GTPase Ran, Ras-like protein TC43

Definition

Ran ist ein monomeres G-Protein, das zur Ras-Superfamilie zählt. Ran reguliert den Import und Export von Proteinen am Zellkern (nukleozytoplasmatischer Transport).

Nomenklatur

Ran ist ein Akronym und steht für "Ras-like nuclear" (engl. für Ras-ähnliches nukleäres Protein)

Hintergrund

Die Transkription findet im Zellkern statt, die Translation dagegen im Zytosol. Proteine, die für den Zellkern bestimmt sind, müssen posttranslational importiert werden. Der Transport findet durch die Kernporen in den Kernmembranen statt. Gleichzeitg müssen bestimmte Proteine, wie z.B. Transkriptionsfaktoren unter bestimmten Bedingungen aus dem Kern exportiert werden.

Genetik

Das RAN–Gen ist auf Chromosom 12 an Genlokus 12q24.33 kodiert.

Biochemie

Ran hat ein Molekulargewicht von 25 kDa und kann GTP und GDP binden. Die GTPase-Aktivität (Hydrolyse von GTP unter Abspaltungen von Phosphat) des Proteins wird durch ein GTPase-aktivierendes Protein (GAP) katalysiert. Der Austausch von GDP gegen GTP wird durch einen Guaninnukleotid-Austauschfaktor (GEF) induziert. Ran-GEF ist an das Chromatin gebunden und dadurch im Zellkern lokalisiert. Ran-GAP ist dagegen an die äußere Seite der Kernmembran gebunden. Durch die spezifische Lokalisation von GEF und GAP liegt Ran im Zellkern vorwiegend in der GTP-Form vor, im Zytosol dagegen in der GDP-Form.

Funktion

Kernimport

Nukleäre Proteine tragen eine bestimmte Kernlokalisationssignal (NLS) mit vorwiegend positiv geladenen Aminosäuren, die sie für den Import markiert. Über diese Sequenz binden sie im Zytosol die Transportrezeptoren Importin α und β, die das Protein durch die Kernporen in den Zellkern transportieren. Ran-GTP stimuliert hier die Dissoziation des Rezeptor-Protein-Komplexes und bindet selbst an den Rezeptor. Dieser Komplex diffundiert zurück ins Zytosol. Hier unterstützt Ran-GAP die GTP-Hydrolyse und Ran-GDP entsteht, wodurch der Rezeptor wieder freigesetzt wird. Ran-GDP gelangt zurück in den Kern. Dort ersetzt Ran-GEF das GDP durch ein GTP – somit ist der Zyklus abgeschlossen.

Kernexport

Analog zum Import tragen einige Proteine Kernexportsignale (NES) mit vorwiegend hydrophoben Aminosäuren. Exportine binden Proteine über diese Sequenz und bilden zusammen mit Ran-GTP einen Exportkomplex, der in das Zytosol diffundiert. Der Komplex wird mit Hilfe des das Ran-GAP durch Verstärkung der GTPase-Aktivität des Ran aufgelöst. Der Exportrezeptor und Ran-GDP gelangen zurück in den Kern. Dort wird – wie oben beschrieben – mittels Ran-GEF das GDP durch ein GTP ausgetauscht.