BRAF Функция гена
Протоонкоген B-Raf, серин/треонин киназа
Обзор
BRAF V600E присутствует в ~50% меланом, ~60% папиллярного рака щитовидной железы, ~10% колоректального рака и ~100% волосатоклеточных лейкозов. V600E имитирует фосфорилирование петли активации, обеспечивая мономер-активную конститутивную передачу сигналов MEK/ERK без входа RAS — ключевую особенность, отличающую его от мутаций BRAF классов 2 и 3. Комбинации ингибиторов BRAF+MEK (дабрафениб+траметиниб; энкорафениб+биниметиниб) достигают >60% частоты ответа при меланоме. При колоректальном раке реактивация EGFR по принципу обратной связи требует тройной терапии (BRAF+MEK+ингибитор EGFR, исследование BEACON). Устойчивость развивается за счет мутаций NRAS, вариантов сплайсинга BRAF и амплификации BRAF — все это сходится на реактивации ERK.
Молекулярный механизм
Краткое описание механизма
BRAF V600E заменяет глутамат на валин в петле активации киназы (положение 600), имитируя фосфорилирование и обеспечивая конститутивную активацию MEK/ERK без предшествующего вовлечения RAS или димеризации киназы. Как мономер-активная киназа, V600E избегает зависимой от димеризации CRAF реактивации ERK, которая парадоксальным образом происходит, когда ингибиторы BRAF применяются к клеткам дикого типа RAS, что является механистической основой для обязательного совместного лечения ингибитором MEK. Приобретенная резистентность при меланоме преимущественно восстанавливает выход пути ERK за счет мутаций NRAS (~20%), вариантов сплайсинга BRAF, лишенных RAS-связывающего домена (~15%), амплификации BRAF V600E (~10%) или повышения регуляции рецепторной тирозинкиназы - все это сходится в реактивации MEK/ERK.
Пошаговый механизм
BRAF дикого типа активируется посредством GTP-RAS, связывающего его RAS-связывающий домен (RBD), индуцируя димеризацию с CRAF или другим мономером BRAF и способствуя вытеснению 14-3-3 из ингибирующего Ser365.
Замена V600E вводит глутамат (имитируя фосфорилирование) в петлю активации в положении 600, стабилизируя активную конформацию DFG-in и обеспечивая каталитическую активность без димеризации.
Активный BRAF (дикого типа или V600E) фосфорилирует MEK1 по Ser218 и MEK2 по Ser222. Активированный MEK затем дважды фосфорилирует ERK1/2 по Thr185/Tyr187.
Ядерный ERK1/2 фосфорилирует факторы транскрипции ELK1, MYC и RSK, управляя экспрессией циклина D1, FOS, JUN и антиапоптотических белков. Цитоплазматический ERK фосфорилирует RSK и MNK для контроля трансляции.
ERK-опосредованная отрицательная обратная связь фосфорилирует киназы SOS1 и RAF, обычно ослабляя сигнал. Мутант V600E BRAF устойчив к обратной связи и поддерживает максимальный выход ERK.
Ингибиторы BRAF первого поколения (вемурафениб) парадоксальным образом активируют ERK в клетках с мутацией RAS, способствуя гетеродимеризации BRAF-CRAF, трансактивируя CRAF и минуя связанный с лекарственным средством BRAF — механистическую основу для обязательного совместного лечения ингибитором MEK.
Регуляторы восходящего потока
GTP-RAS связывает BRAF RBD, способствуя димеризации и активации; V600E обходит это требование.
Связывать фосфо-Ser365/Ser729 для поддержания BRAF в аутоингибированном состоянии; прерывается при активации
Шапероны мутантные BRAF V600E; Ингибиторы Hsp90 дестабилизируют онкопротеин
Нисходящие цели
Активация ERK1/2 → пролиферация, выживание, дифференцировка
Каркасный белок для сборки пути ERK на мембране
Ключевые посттрансляционные модификации
Активирует киназный домен; имитируется мутацией V600E
Аутоингибирующий эффект при нефосфорилировании; выпущено привязкой RAS
Протеосомная деградация неправильно свернутого/избыточного BRAF
Механизм заболевания
BRAF V600E присутствует в ~50% меланом, ~60% папиллярного рака щитовидной железы, ~10% колоректального рака и практически во всех волосатоклеточных лейкозах. Мутация обеспечивает почти максимальный выход ERK из одного киназного домена, не связанного с вышестоящим контролем фактора роста. При колоректальном раке BRAF V600E дает особенно плохой прогноз и связан с фенотипом метилатора островков CpG (CIMP) и микросателлитной нестабильностью. Почему BRAF-таргетная терапия имеет тканеспецифичные ограничения: (1) при колоректальном раке реактивация петли обратной связи EGFR происходит в течение 2–4 часов после ингибирования BRAF — активация EGFR повторно задействует KRAS/CRAF/MEK/ERK, делая одноагентное или двойное ингибирование BRAF+MEK в значительной степени неэффективным; тройная терапия (энкорафениб + биниметиниб + цетуксимаб, исследование BEACON) достигла 26% ответа по сравнению с ~2% для монотерапии. (2) При меланоме приобретенная резистентность преимущественно реактивирует ERK: мутации NRAS (~20%) вызывают димеризацию CRAF, которая обходит ингибированный BRAF V600E; Варианты сплайсинга BRAF, лишенные RAS-связывающего домена (~ 15%), конститутивно димеризуются без взаимодействия с RAS; Амплификация BRAF (~10%) превосходит стехиометрию ингибитора. (3) Мутации BRAF класса 2 (K601E, G469A) и мутации класса 3 (D594G, G596R) не покрываются селективными ингибиторами V600E — они сигнализируют как активные димеры или RAS-сенсибилизированные нарушенные киназы и требуют ингибиторов MEK или стратегий пан-RAF. (4) Повторное введение альтернативной комбинации ингибиторов BRAF/MEK после того, как резистентность первой линии показала активность у подгруппы пациентов с меланомой, что указывает на неполную перекрестную резистентность.
Ссылки на базу данных
Ключевые пути
- ·Сигнализация MAPK/ERK
- ·Сигнализация RAS
- ·Каскад RAF/MEK/ERK
- ·Устойчивость к ингибитору BRAF
Ассоциации заболеваний
- ·Меланома
- ·Колоректальный рак (BRAF V600E, плохой прогноз)
- ·Папиллярный рак щитовидной железы
- ·Волосатоклеточный лейкоз
Исследовательская деятельность
BRAF является активно изучаемым объектом: около 175+ Клинические исследования, в которых упоминается об этом, в настоящее время набирают набор на ClinicalTrials.gov. Испытательная деятельность отражает исследовательский интерес, а не доказанную пользу — дизайн, конечные точки и группы населения сильно различаются.
Отслеживание испытаний BRAF
Новые и измененные онкологические исследования, кратко изложенные простым языком каждый день.
Функциональные партнеры
Общие вопросы о BRAF
Что такое мутация BRAF V600E?
BRAF V600E заменяет глутамат на валин в положении 600 в петле активации киназы, имитируя фосфорилирование и блокируя BRAF в конститутивно активной конформации. Мутантная киназа постоянно передает сигнал через MEK и ERK, чтобы стимулировать пролиферацию клеток, полностью игнорируя нормальную потребность в активации RAS.
Является ли BRAF онкогеном или супрессором опухоли?
BRAF представляет собой протоонкоген — его форма дикого типа способствует нормальному росту клеток в ответ на передачу сигналов RAS, но активация мутаций, таких как V600E, делает его драйверным онкогеном. Одной мутации BRAF V600E достаточно для трансформации клеток, что соответствует доминирующему поведению классических онкогенов, направленному на усиление функции.
Как действуют ингибиторы BRAF и почему их комбинируют с ингибиторами MEK?
Ингибиторы BRAF (вемурафениб, дабрафениб) занимают АТФ-связывающий карман BRAF V600E, блокируя активацию пути ERK. Монотерапия вызывает парадоксальную активацию ERK в клетках дикого типа RAS посредством димеризации CRAF; добавление ингибитора МЕК (траметиниба) предотвращает этот рецидив и задерживает резистентность.
Какие виды рака несут BRAF V600E?
BRAF V600E встречается примерно в 50% случаев меланомы кожи, в 60% случаев папиллярного рака щитовидной железы, в 10% случаев колоректального рака и волосатоклеточного лейкоза (~100%). Комбинированное ингибирование BRAF/MEK изменило результаты лечения меланомы: уровень ответа превысил 60%.
Почему ингибиторы BRAF неэффективны при колоректальном раке, но эффективны при меланоме?
Ключевым отличием является реактивация обратной связи EGFR. При колоректальном раке ингибирование BRAF вызывает быструю (в течение 2–4 часов) активацию передачи сигналов лиганда EGFR, что реактивирует RAS→CRAF→MEK→ERK, полностью минуя ингибируемый лекарственным средством BRAF V600E. Колоректальные клетки экспрессируют высокие уровни EGFR и демонстрируют надежную индукцию обратной связи, тогда как меланоциты экспрессируют низкий уровень EGFR и в большей степени полагаются исключительно на BRAF V600E для выработки ERK. Вот почему колоректальный BRAF V600E требует тройной терапии (энкорафениб + биниметиниб + цетуксимаб, исследование BEACON) для одновременной блокировки EGFR, достигая частоты ответа ~26% против ~2% при ингибировании BRAF с помощью одного препарата.
Что такое мутации BRAF классов 1, 2 и 3 и почему классификация имеет значение?
Мутации BRAF классифицируются по их сигнальному механизму: Класс 1 (V600E, V600K) являются мономер-активными, RAS-независимыми и высокочувствительными к V600E-селективным ингибиторам, таким как вемурафениб и энкорафениб. Сигнал класса 2 (K601E, G469A, слияния) в виде активных RAS-независимых димеров - селективные ингибиторы V600E парадоксальным образом активируют ERK в опухолях класса 2 посредством трансактивации CRAF; для этого требуются ингибиторы MEK или ингибиторы пан-RAF следующего поколения. Класс 3 (D594G, G596R) каталитически нарушен и передает сигнал посредством димеризации, управляемой RAS, с CRAF, что делает их эффективно RAS-зависимыми; стандартные ингибиторы BRAF не помогают, и подход аналогичен лечению мутаций, активирующих RAS. Классификация определяет, какая терапевтическая стратегия является подходящей.
Какие механизмы резистентности развиваются после лечения меланомы ингибитором BRAF/MEK?
Приобретенная устойчивость к ингибиторам BRAF + MEK при меланоме преимущественно реактивирует путь MAPK/ERK: мутации, активирующие NRAS (~ 20% случаев резистентности), обеспечивают димеризацию CRAF, управляемую RAS-GTP, которая обходит ингибированный BRAF V600E; Варианты сплайсинга BRAF V600E, которые теряют N-концевой RAS-связывающий домен (~15%), образуют конститутивные димеры, устойчивые к селективным ингибиторам V600E; Амплификация BRAF V600E превосходит способность связывания ингибитора; Мутации MEK1/2 (MEK1 P124L/S, MEK2 C125S) уменьшают связывание ингибитора или сами представляют собой активирующие изменения. Обход без MAPK посредством гиперактивации пути AKT/PI3K (потеря PTEN, мутация PIK3CA) представляет собой ~ 15% резистентности и требует комбинации стратегий ингибитора PI3K или AKT.